KR20170122753A - 글리칸 치료제 및 그의 관련 방법 - Google Patents

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KR20170122753A
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제프리 에이. 폰 말트잔
자레드 실버만
이본 제이. 야마나카
잭 밀위드
존 엠. 제레미아
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칼레이도 바이오사이언시즈, 인크.
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Abstract

임의로 미량 영양소, 폴리페놀, 프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 또는 다른 작용제를 포함하는, 글리칸 치료제의 제제, 이의 약제학적 조성물 및 의료 식품, 및 이의 제조 방법이 제공된다. 또한 예를 들어, 인간 위장관 미생물상을 조절하기 위해서, 그리고 미생물 부조화를 치료하기 위해서 상기 글리칸 치료제를 사용하는 방법이 제공된다.

Description

글리칸 치료제 및 그의 관련 방법
인간의 미생물상(microbiota)은 복잡하고, 유전학, 연령, 성별, 스트레스, 영양 및 식이상태에 따라서 개인에서 달라진다. 미생물상은 다수의 활동을 수행하고, 숙주의 생리학에 영향을 미칠 수 있다. 소화관 미생물상의 수 및 종의 변화는 숙주와의 상호작용 및 공동 기능을 변경할 수 있다. 제한된 수의 프로바이오틱 박테리아(probiotic bacteria)가 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 인간이 섭취하는 경우 건강 이점의 일부 연관성이 문헌화되어 있다. 일부 식품은 인간 숙주에 유익하다고 생각되는 특정 박테리아의 성장을 촉진시킬 수 있는 물질을 함유하는 '프리바이오틱(prebiotic)' 식품으로 간주된다. 이들 물질을 사용한 임상 시험의 결과는 이의 효능과 관련하여 충돌되고, 인간 건강에 대한 이의 효과는 일반적으로 그다지 대단하지 않은 것으로서 기술되어 있다. 따라서, 유익한 미생물상 이동(shit)을 자극하고, 인간 건강을 개선시킬 수 있는 신규 치료 투입물이 필요하다.
일 양상에서, 본 발명은 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 박테리아 분류군(bacterial taxa)의 존재비를 조절하는 방법을 특징으로 하고, 방법은 인간 대상체에게 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 박테리아 분류군의 존재비를 조절하기에 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제에서 글리칸의 평균 분지화도(DB, 잔기 당 평균 분지화 지점)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고, iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군은 적어도 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군을 포함한다.
일부 실시형태에서, 제제는 분지형 올리고당류를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제제에서 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.05(예를 들어, 적어도 0.1)이다.
일부 실시형태에서, 글리코시드 결합 중 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 또는 그 초과는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 글리코시드 결합은 알파 및 베타 배위(configuration) 모드로 존재한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 테트로스, 펜토스, 헥소스, 및 헵토스의 군으로부터 선택된 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 또는 그 초과의 단당류를 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스의 군으로부터 선택된 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 또는 그 초과의 단당류를 포함한다.
일부 실시형태에서, 적어도 복수의 글리칸, 예를 들어, 제제 중의 글리칸의 적어도 10, 20, 30 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 또는 99%(중량 또는 수 기준), 또는 실질적으로 전부는 미리 선택된 기준 수준을 초과하는, 글리칸 단위의 반복 단위, 예를 들어 2개, 3개, 4개 또는 그 초과의 글리칸 단위의 반복 단위를 포함하지 않는다. 실시형태에서, 미리 선택된 기준 수준은 글리칸 중의 총 글리칸 단위의 10, 20, 30, 40, 50, 또는 60%이다. 예의 방식으로, 실시형태에서, 20개의 당류 단량체로 구성된 글리칸은, 그러한 20개의 단량체의 50% 미만이 2 또는 3개의 글리칸 반복부의 반복 단위이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 합성물이고, 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원으로부터 단리된 것이 아니다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군 각각)의 존재비는 적어도 약 5%, 10%, 25% 50%, 75%, 100%, 250%, 500%, 750%, 또는 적어도 1000%가 조절된다. 일부 실시형태에서, 조절은 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군 각각)의 존재비의 증가 또는 감소를 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 공생 박테리아 분류군(commensal bacterial taxa)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 병원성 박테리아 분류군을 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아케르만시아(Akkermansia), 알리스티페스(Alistipes), 아나에로필룸(Anaerofilum), 박테로이데스(Bacteroides), 빌로필라(Bilophila), 블라우티아(Blautia), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 부티리비브리오(Butyrivibrio), 캄필로박터(Campylobacter), 칸디다투스(Candidatus), 시트로박터(Citrobacter), 클로스트리디움(Clostridium), 콜린셀라(Collinsella), 코프로코쿠스(Coprococcus), 데설포비브리오(Desulfovibrio), 디알리스터(Dialister), 도레아(Dorea), 엔테로박터(Enterobacter), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 에세리키아(Escherichia), 유박테리움(Eubacterium), 페칼리박테리움(Faecalibacterium), 푸소박테리움(Fusobacterium), 헤모필루스(Haemophilus), 클레비시엘라(Klebsiella), 라크노스피라(Lachnospira), 락토바실루스(Lactobacillus), 오도리박터(Odoribacter), 오실로스피라(Oscillospira), 파라박테로이데스(Parabacteroides), 펩토코쿠스(Peptococcus), 펩토스트렙토코쿠스(Peptostreptococcus), 파스콜락토박테리움(Phascolarctobacterium), 포르피로모나스(Porphyromonas), 포르티에라(Portiera), 프레보텔라(Prevotella), 프로비덴시아(Providencia), 슈도모나스(Pseudomonas), 로즈부리아(Roseburia), 루미노코쿠스(Ruminococcus), 살모넬라(Salmonella), 쉬겔라(Shigella), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 숩돌리그라눌룸(Subdoligranulum), 비브리오(Vibrio), 및 에르시니아(Yersinia)의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에(Erysipelotrichaceae)), 클로스트리디움(클로스트리디아시에(Clostridiaceae)), 비피도박테리움, 아그레가티박터(Aggregatibacter), 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에(Peptostreptococcaveae)), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아케르만시아 및 블라우티아의 군으로부터 선택된 속을 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 소장 또는 대장에 우세하게 존재하는 분류군을 포함한다. 일부 실시형태에서, 소장에 우세하게 존재하는 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아크로모박터(Achromobacter), 아그로박테리움(Agrobacterium), 블라우티아, 부리콜데리아(Burkholderia), 코프로코쿠스, 크리오콜라(Cryocola), 엔테로코쿠스, 유박테리움, 홀데마니아(Holdemania), 락토코쿠스(Lactococcus), 마이코박테리움(Mycobacterium), 슈도라미박터(Pseudoramibacter), 랄스토니아(Ralstonia), 스피노고모나스(Sphingomonas), 스트렙토코쿠스, 및 투리치박터(Turicibacter)의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 대장에 우세하게 존재하는 아내로트룬쿠스(Anaerotruncus), 아케르만시아, 박테로이데스, 빌로필라, 부티리시모나스(Butyricimonas), 오도리박터, 파라박테로이데스, 파스콜락토박테리움, 프레보텔라, 및 루미노코쿠스의 군으로부터 선택된 속을 포함한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물은 폴리페놀 제제를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀 제제는 식물 공급원 물질로부터 단리된 식물 폴리페놀을 포함한다. 일부 실시형태에서, 식물 공급원 물질은 블루베리, 크랜베리, 포도, 복숭아, 자두, 석류, 콩, 레드 와인, 홍차, 또는 녹차를 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)의 존재비의 조절은 미생물 부조화(dysbiosis), 예를 들어, 본 명세서에 기술된 미생물 부조화를 치료한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 인간 대상체에게 약물 또는 치료에 의해서 유도되는 증상을 감소시키기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 투여하는 단계를 포함하는, 인간 대상체에서 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상치료-유도 증상의 감소 방법을 특징으로 하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고, iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 복부팽창, 설사, 구토, 구역질, 및 변비의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 설사이다. 일부 실시형태에서, 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 변비이다.
일부 실시형태에서, 조성물은 약물-유도 증상을 감소시키고, 조성물은 약물 투여 전에, 약물 투여와 동시에, 또는 약물 투여 후에 투여된다. 일부 실시형태에서, 약물은 항-당뇨병 약물, 면역-억제 약물, 항미생물 약물, 화학요법 약물, 항-정신병 약물, 프로톤 펌프 억제제 약물, 또는 비-스테로이드성 항염증 약물(NSAID)이다. 일부 실시형태에서, 약물은 시프로플록사신, 클린다마이신, 아목시실린-클라블라네이트, 세픽심, 에팔로스포린(ephalosporin), 플루오로퀴놀론, 아지트로마이신, 클라리트로마이신, 에리트로마이신, 테트라사이클린, 아지트로마이신, 이리노테칸(캄토사르), 5-플루오로우라실, 류코보린, 옥살리플라틴, 보르테조밉, 이마티닙, 레날리도마이드, 임브루비카, 이필리무맙, 페르투주맙, 카페시타빈, 도세탁셀, 라파티닙, 에를로티닙, 카르무스틴, 에토포시드, 아라시틴, 멜팔란, 시타라빈, 다우노루비신, 암사크린, 미톡산트론, 올란자핀, 라니티딘, 파모티딘, 시메티딘, 오메프라졸, 수크랄페이트, 에스오메프라졸, 나프록센, 디클로페낙, 인도메타신, 이부프로펜, 케토프로펜, 피록시캄, 셀레콕시브, 니메술리드, 아스피린, 메트포민, 파록세틴, 발프로산, 및 클로자핀의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 조성물은 치료-유도 증상을 감소시키고, 치료는 방사선 치료 또는 수술을 포함한다.
일부 실시형태에서, 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 치료 요법 동안 대상체에게 나타난다. 일부 실시형태에서, 하나 이상 증상의 감소는 대상체에서 치료 요법에 대한 순응도(compliance)를 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 하나 이상 증상의 감소는 치료 요법 동안 투여될 약물의 더 높은 용량에 대한 대상체의 용인성(tolerance)을 증가시킨다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 인간 대상체의 위장관에서 미생물 다양성을 조절하는 방법을 특징으로 하고, 조성물은 미생물 다양성을 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB, 잔기 당 분지화 지점)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고; iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다. 일부 실시형태에서, 미생물 다양성은 박테리아 다양성을 포함한다. 일부 실시형태에서, 조절은 미생물 다양성의 증가 또는 감소를 포함한다.
일부 실시형태에서, 미생물 다양성은 샤논 다양성 지수(Shannon Diversity Index)의 사용에 의해서 결정(예를 들어, 측정)되거나 그것을 통해서 표현된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 5%가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 15%가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 0.3 로그-배수(log-fold)가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 0.6 로그-배수가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 1 로그-배수가 증가 또는 감소된다.
일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 적어도 약 5% 증가 또는 감소된다.
일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 존재비가 적어도 약 5% 증가된다.
일부 실시형태에서, 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 아케르만시아 및 블라우티아 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 박테리아 아케르만시아 속 및 블라우티아 속 둘 모두의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 미생물 다양성의 조절은 미생물 부조화를 치료한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 치료가 필요한 인간 대상체를 치료하는 방법을 특징으로 하고, 방법은 a) 미생물 부조화에 대한 치료가 필요한 인간 대상체를 식별하는 단계; 및 b) 인간 대상체에게 미생물 부조화를 치료하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 투여하는 단계를 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고, iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 감염성 질환, 장애 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 감염성 질환, 장애 또는 병태는 클로스트리디움 디피실리에 감염(Clostridium difficile infection: CDI); 반코마이신-내성 엔테로코키(Vancomycin-resistant enterococci: VRE) 감염, 감염성 대장염, 또는 C. 디피실리에 대장염의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 감염성 질환, 장애 또는 병태는 클로스트리디움 디피실리 연관 설사(CDAD), 항생제-연관 설사(AAD), 항생제-유도 설사, 여행자 설사(travelers' diarrhea: TD), 소아 설사, 및 (급성) 감염성 설사의 군으로부터 선택된 설사이다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 대사 질환, 장애 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 대사 질환, 장애 또는 병태는 비만, (인슐린 저항성) 전-당뇨병(pre-diabete), 제II형 당뇨병, 높은 공복 혈당(고혈당증), 및 대사 증후군의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 대사 질환, 장애 또는 병태는 높은 혈중 콜레스테롤, 고 LDL, 높은 혈압(고혈압), 높은 트리글리세리드 수준, 저 HDL의 군으로부터 선택된 심혈관 질환 위험 인자이다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 염증 질환, 장애 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 염증 질환, 장애 또는 병태는 염증성 장 질환(IBD), 궤양성 대장염(UC), 크론병(Crohn's disease: CD), 장 염증, 미세 대장염의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 염증 질환, 장애 또는 병태는 과민성 대장 증후군(IBS), 변비, 설사, 소화불량, 및 비궤양성 소화불량(non-ulcer dyspepsia)의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 자가면역 질환, 장애, 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 자가면역 질환, 장애 또는 병태는 자가면역 관절염, 제I형 당뇨병, 다발성 경화증, 및 건선의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 인간 대상체는 알레르기를 갖는다. 일부 실시형태에서, 알레르기는 천식 또는 아토피 피부염을 포함한다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 신경 질환, 장애, 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 신경 질환, 장애 또는 병태는 자폐증, 고암모니아혈증, 및 간성 뇌증의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 치료는 제2 약물 또는 약제학적 작용제를 투여하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 제2 약물 또는 약제학적 작용제는 치료 기준 약물 또는 작용제이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제 및 제2 약물 또는 약제학적 작용제를 포함하는 약제학적 조성물의 치료 효과는 상가적(additive)이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제 및 제2 약물 또는 약제학적 작용제를 포함하는 약제학적 조성물의 치료 효과는 상승작용적이다.
일부 실시형태에서, 조성물은 매일 투여된다. 일부 실시형태에서, 조성물은 미리 결정된 일 수(치료 기간) 동안 매일 투여된다. 일부 실시형태에서, 치료 기간은 약 1일 내지 약 30일을 포함한다. 일부 실시형태에서, 치료 기간은 약 1개월 내지 약 6개월을 포함한다. 일부 실시형태에서, 대상체는 단일 치료 기간 동안 조성물이 투여된다. 일부 실시형태에서, 대상체는 1회 초과의 치료 기간 동안 조성물이 투여된다.
일부 실시형태에서, 미생물 부조화의 치료에 의해서, 인간 대상체의 질환이 치료된다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 인간 대상체의 위장관의 미생물상의 기능 경로를 조절하는 방법을 특징으로 하고, 조성물은 기능 경로를 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고; ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고; iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 기능 경로는 항-미생물제, 2차 담즙산, 단쇄 지방산, 사이드로포어(siderophore), 또는 미생물상에 의한 표 2에 열거된 대사산물의 생산을 조절한다. 일부 실시형태에서, 항미생물제는 박테리오신 또는 과산화수소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산은 폼에이트, 부티레이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 또는 발러레이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 대사산물은 2-하이드록시아이소부티레이트, 3-하이드록시아이소발러레이트, 3-메틸크로토닐글리신, 3-메틸크로토닐글리신, 알란토인, 베타인, 폼에이트, 만니톨, p-크레졸 글루쿠로니드, 페닐아세틸글리신, 사르코신, 타우린, 아세트산, 아세틸알데하이드, 아스코르브산, 부탄다이온, 부티르산, 데옥시콜산, 에틸페닐 설페이트, 폼산, 인돌, 아이소부티르산, 아이소발레르산, 프로피온산, 세로토닌, 석신산, 석시네이트, TMAO, 트립토판, 발레르산, 우르소데옥시콜산, 락테이트, 락트산, 또는 과산화수소를 포함한다.
일부 실시형태에서, 기능 경로는 인간 대상체에서 염증 또는 면역조절 사이토카인의 수준을 조절한다. 일부 실시형태에서, 염증 및 면역조절 사이토카인은 인터류킨-1α(IL-1α), IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-23, 종양 괴사 인자(TNF), 케모카인(C-C 모티프) 리간드 5(CCL5, RANTES라고도 공지됨), 형질전환 성장 인자 베타(transforming 성장 factor: TGF-β), 또는 인터페론 감마(IFN-γ)를 포함한다.
일부 실시형태에서, 기능 경로는 대상체에서 단쇄 지방산의 수준을 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산의 증가는 대상체에 의해서 조절 T(Treg) 세포의 생성을 유도한다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산의 증가는 대상체에서 장 또는 혈장 엔도톡신 수준의 침투성을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산의 증가는 대상체의 염증 반응을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산은 루미노카카시에(Ruminocaccaceae) 및/또는 라크노스피라시에(Lachnospiraceae) 족(과)의 적어도 1종의 박테리아 종에 의해서 생산된다.
일부 실시형태에서, 대상체는 비만이다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물이 이전에 투여된 인간 대상체에서 클로스트리디움 디피실리에 감염의 재발을 예방하는 방법을 특징으로 하고, 방법은 재발 예방 유효량의 글리칸 치료 제제를 투여하는 단계를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고; ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고; iii) 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 재발은 C. 디피실리에 감염과 연관된 하나 이상의 증상의 재발생을 포함한다. 일부 실시형태에서, 재발은 1차 또는 치료 기준 약물 치료 요법 동안 또는 그 후에 일어난다.
일부 실시형태에서, C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물은 항생제이다. 일부 실시형태에서, 항생제는 반코마이신, 메트로니다졸, 및 피닥소미신의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 조성물은 C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물의 투여와 동시에 또는 투여 후에 투여된다.
일부 실시형태에서, 조성물은 제2 약물 또는 치료와 조합하여 투여된다. 일부 실시형태에서, 제2 약물 또는 치료는 항생제를 포함한다. 일부 실시형태에서, 항생제는 반코마이신, 메트로니다졸, 및 피닥소미신의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 조성물의 투여는 대상체에서 C. 디피실리에 감염과 연관된 증상의 중증도의 감소를 유발하지만, 대상체에서 C. 디피실리에의 집단을 제거하지 않는다. 일부 실시형태에서, 조성물의 투여는 대상체에서 C. 디피실리에 감염과 연관된 증상의 중증도의 감소를 유발하지만, 대상체에서 C. 디피실리에의 집단의 수준을 변화시키지 않는다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 약제학적 조성물의 제조 방법을 특징으로 하고, 방법은 a) 합성 글리칸의 혼합물을 포함하는 제제를 제공하는 단계, b) 제제의 하기 특징 중 하나 이상에 대한 값을 획득하는 단계: c) 중합도(DP), d) 평균 분지화도(DB), e) 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비, 및 f) 하기 기준 중 하나 이상을 충족하면 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계를 포함한다: i) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 DP, 및 30개 미만의 글리칸 단위를 가짐, ii) 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)임, iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1임.
일부 실시형태에서, 방법은 제제의 a) i) 글리칸 단위의 특질(identity), ii) 글리칸 단위 중 임의의 하나 또는 둘 모두의 추가적인 특징에 대한 값을 획득하는 단계, 및 b) iii) 제제 중의 글리칸 단위 비가 글리칸 단위 입력물의 비와 대략 동일하면 그 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 방법은 b) 제제의 하기 추가 특징 중 임의의 하나 또는 둘 모두에 대한 값을 획득하는 단계: iv) 박테로이데스 카카에(Bacteroides caccae) ATCC 43185, 프레보텔라 코프리(Prevotella copri) DSM 18205, 박테로이데스 테타이오타미크론(Bacteroides thetaiotamicron) ATCC 29741, 박테로이데스 셀룰로실리티쿠스(Bacteroides　cellulosilyticus) DSM 14838, 클로스트리디움 신덴스(Clostridium scindens) ATCC 35704, 루미노코쿠스 오베움(Ruminococcus obeum) ATCC 29714, 클로스트리디움 넥실레(Clostridium nexile) ATCC 27757, 및 파라박테로이데스 디스타소니스(Parabacteroides distasonis) ATCC 8503으로 이루어진 군으로부터 선택된 공생 균주(strain)의, 제제가 보충된 배지 중에서의, 박테리아 성장의 수준; v) 클로스트리디움 디피실리에 ATCC BAA-1382, 클로스트리디움 디피실리에 ATCC 43255, 엔테로코쿠스 파에시움(Enterococcus faecium) ATCC 700221, 및 살모넬라 엔테리카(Salmonella enterica) ATCC 27869의 군으로부터 선택된 병원성 균주의, 제제가 보충된 배지 중에서의, 박테리아 성장의 수준: 및 c) 하기 기준 중 하나 또는 둘 모두를 충족하면 그 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계를 추가로 포함한다: vi) 제제가 보충된 배지에 의한 적어도 5종의 공생 균주의 성장 촉진, vii) 제제가 보충된 배지에 의한 2종 이하의 병원성 균주의 성장의 촉진. 일부 실시형태에서, 단계 (b)는 공정에서 또 다른 단계 이전에, 그 단계와 동시에 수행될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계는 하기 단계 중 하나 이상을 포함한다: i) 제제로부터 원치않는 구성성분을 제거하는 단계, ii) 제제의 부피를 감소시키는 단계, iii) 제제를 멸균하는 단계, iv) 제제를 약제학적으로 허용 가능한 부형제 또는 담체와 혼합하는 단계, v) 제제를 제2 약물 또는 약제학적 작용제와 혼합하는 단계, vi) 제제를 수용액 또는 시럽으로 제형화하는 단계, vii) 제제를 정제 또는 환제로 제형화하는 단계, 및 viii) 제제를 캡슐로 제형화하는 단계.
일부 실시형태에서, 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계는 ix) 제제를 패키징하는 단계, x) 패키징된 제제를 레이블링하는 단계; 및 xi) 패키징 및 레이블링된 제제를 판매용으로 판매 또는 제공하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 약제학적 조성물의 제조 방법을 특징으로 하고, 방법은 (i) 글루코스, 갈락토스, 푸코스, 자일로스, 아라비노스, 람노스, 및 만노스로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 글리칸 단위를 포함하는 치료 글리칸 제제를 제공하는 단계,(ii) 미리 선택된 NMR 피크 또는 NMR 피크의 군이 글리칸 제제와 연관되는지의 여부를 결정하는 단계, 및 (iii) 미리 선택된 피크 또는 피크의 군이 존재하면, 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 피크는 1H-13C HSQC NMR 피크이다. 일부 실시형태에서, 결정하는 단계는 제제와 연관된 1H-13C HSQC 피크 또는 피크의 군의 특질에 대한 값을 획득하는 단계, 및 미리 선택된 피크가 존재하면, 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.22, 93.2; 5.13, 93.2; 5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함한다.
일부 실시형태에서, i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4; 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.22, 93.2; 5.13, 93.2;5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고; vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 분지형 글리칸을 포함하는 치료 글리칸 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 여기서 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고, 여기서 i) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고, ii) 글리칸 제제는 알파-글리코시드 결합 및 베타-글리코시드 결합 둘 모두를 포함하고, iii) 제제의 글리칸 중에 존재하는 글리코시드 결합 중 적어도 하나는 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함하고, iv) 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 글리코시드 결합 중 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 또는 그 초과는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 글리코시드 결합은 알파 배위 및 베타 배위 둘 모두로 존재한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 테트로스, 펜토스, 헥소스, 및 헵토스의 군으로부터 선택된 단당류 중 적어도 1종, 적어도 2종, 적어도 3종, 또는 그 초과를 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스의 군으로부터 선택된 단당류 중 적어도 1종, 적어도 2종, 적어도 3종, 또는 그 초과를 포함한다.
일부 실시형태에서, 제제 중의 글리칸 중 적어도 복수의 글리칸, 예를 들어, 적어도 10, 20, 30 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 또는 99%(중량 또는 수 기준), 또는 실질적으로 전부는 미리 선택된 기준 수준을 초과하는 글리칸 단위의 반복 단위, 예를 들어, 2, 3, 4 또는 그 초과의 글리칸 단위를 포함하지 않는다. 실시형태에서, 미리 선택된 기준 수준은 글리칸 중의 총 글리칸 단위의 10, 20, 30, 40, 50, 또는 60%이다. 예의 방식으로, 실시형태에서, 20개의 당류 단량체로 구성된 글리칸은, 이들 20개의 단량체의 50%가 2 또는 3 글리칸 반복부의 반복 단위위다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 합성물이고, 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원으로부터 단리되지 않는다.
일부 실시형태에서, 조성물은 폴리페놀 제제를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 조성물은 프로바이오틱 박테리아의 제제를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 조성물은 약물 또는 치료제를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 조성물은 약제학적으로 허용 가능한 부형제를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 조성물은 단위-투여 형태로 제형화된다. 일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 경구 전달을 위해서 제형화된다. 일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 수용액 중에 용해되도록 제형화되고, 음료, 시럽, 용액 또는 현탁액으로서 경구로 투여된다.
일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 지연 방출형 시스템(delayed release system) 또는 시간 제어형 시스템(time controlled system)으로서 제형화된다. 일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 치료 글리칸 제제를 GI관의 특정 영역에서 방출하도록 제형화된다. 일부 실시형태에서, GI관의 특정 영역은 위, 소장, 대장, 또는 결장을 포함한다.
일부 실시형태에서, 조성물은 GI관에 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절한다. 일부 실시형태에서, 조성물은 소장 또는 대장 중 하나 또는 둘 모두에 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절한다. 일부 실시형태에서, 조성물은 아크로모박터, 아그로박테리움, 블라우티아, 부리콜데리아, 코프로코쿠스, 크리오콜라, 엔테로코쿠스, 유박테리움, 홀데마니아, 락토코쿠스, 마이코박테리움, 슈도라미박터, 랄스토니아, 스피노고모나스, 스트렙토코쿠스, 및 투리치박터 속의 군으로부터 선택되는 소장에 우세하게 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절한다. 일부 실시형태에서, 조성물은 아내로트룬쿠스, 아케르만시아, 박테로이데스, 빌로필라, 부티리시모나스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 파스콜락토박테리움, 프레보텔라, 및 루미노코쿠스 속의 군으로부터 선택된 대장에 우세하게 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절한다.
일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.1㎖ 내지 약 5㎖의 치료 글리칸 제제를 포함하고, 경구 전달을 위해서 제형화되고, GI관의 특정 영역에서 치료 글리칸 제제를 방출하도록 제형화된다. 일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.1㎎ 내지 약 100㎎의 치료 글리칸 제제를 포함하고, 경구 전달을 위해서 제형화되고, GI관의 특정 영역에서 치료 글리칸 제제를 방출하도록 제형화된다.
일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.1㎖ 내지 약 5㎖의 치료 글리칸 제제를 포함하고, 경구 전달을 위해서 제형화되고, 조성물은 박테로이데스, 부티리시모나스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 프레보텔라, 아내로트룬쿠스, 파스콜락토박테리움, 루미노코쿠스, 빌로필라, 아케르만시아, 크리오콜라, 마이코박테리움, 엔테로코쿠스, 락토코쿠스, 스트렙토코쿠스, 투리치박터, 블라우티아, 코프로코쿠스, 홀데마니아, 슈도라미박터, 유박테리움, 아그로박테리움, 스피노고모나스, 아크로모박터, 부리콜데리아, 및 랄스토니아의 군으로부터 선택된 박테리아 속의 존재비를 조절한다.
일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.1㎎ 내지 약 100㎎의 치료 글리칸 제제를 포함하고, 경구 전달을 위해서 제형화되고, 조성물은 박테로이데스, 부티리시모나스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 프레보텔라, 아내로트룬쿠스, 파스콜락토박테리움, 루미노코쿠스, 빌로필라, 아케르만시아, 크리오콜라, 마이코박테리움, 엔테로코쿠스, 락토코쿠스, 스트렙토코쿠스, 투리치박터, 블라우티아, 코프로코쿠스, 홀데마니아, 슈도라미박터, 유박테리움, 아그로박테리움, 스피노고모나스, 아크로모박터, 부리콜데리아, 및 랄스토니아의 군으로부터 선택된 박테리아 속의 존재비를 조절한다.
일부 실시형태에서, 본 발명은 a) 박테리아 분류군의 존재비를 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제(여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고; ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고; iii) 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1임), b) 폴리페놀 제제, 프로바이오틱 박테리아 제제, 약물 또는 치료제 및 식이 성분의 군으로부터 선택된 적어도 제2 구성성분, c) 지시서(instructional material), 및 d) 패키징을 포함하는 약제학적 키트를 특징으로 한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 글루코스, 갈락토스, 푸코스, 자일로스, 아라비노스, 람노스, 및 만노스의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 글리칸 단위를 포함하는 치료 글리칸 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 여기서 제제는 하기 1H-13C HSQC 피크 중 하나 이상과 연관된 글리칸 단위를 포함한다: i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4; 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함; ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함; iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함; iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함; v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 5.22, 93.2; 5.13, 93.2; 5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함; vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함; vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물은 글루코스, 갈락토스, 푸코스, 자일로스, 아라비노스, 람노스, 및 만노스의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 글리칸 단위를 포함하는 치료 글리칸 제제를 포함하고, 여기서 제제는 하기 1H-13C HSQC 피크 중 2개 이상과 연관된 글리칸 단위를 포함한다: i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4; 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함함; ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함함; iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함함; iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함함; v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.22, 93.2; 5.13, 93.2;5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함함; vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함함; vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개 또는 그 초과의 1H-13C HSQC 피크를 포함함.
또 다른 양상에서, 본 발명은 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 박테리아 분류군의 존재비를 조절하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 조성물은 박테리아 분류군의 존재비를 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB, 잔기 당 분지화 지점)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고, iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군은 적어도 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군을 포함한다.
일부 실시형태에서, 제제는 분지형 올리고당류를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제제에서 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.05(예를 들어, 적어도 0.1)이다.
일부 실시형태에서, 글리코시드 결합 중 적어도 하나, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 또는 그 초과는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 글리코시드 결합은 알파 배위 및 베타 배위 둘 모두로 존재한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 테트로스, 펜토스, 헥소스, 및토스의 군으로부터 선택된 단당류 중 적어도 1종, 적어도 2종, 적어도 3종, 또는 그 초과를 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스의 군으로부터 선택된 단당류 중 적어도 1종, 적어도 2종, 적어도 3종, 또는 그 초과를 포함한다.
일부 실시형태에서, 적어도 복수의 글리칸, 예를 들어, 제제 중의 글리칸의 적어도 10, 20, 30 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 또는 99%(중량 또는 수 기준), 또는 실질적으로 전부는 미리 선택된 기준 수준을 초과하는 글리칸 단위의 반복 단위, 예를 들어 2개, 3개, 4개 또는 그 초과의 글리칸 단위의 반복 단위를 포함하지 않는다. 실시형태에서, 미리 선택된 기준 수준은 글리칸 중의 총 글리칸 단위의 10, 20, 30, 40, 50, 또는 60%이다. 예의 방식으로, 실시형태에서, 20개의 당류 단량체로 구성된 글리칸은, 그러한 20개의 단량체의 50% 미만이 2 또는 3개의 글리칸 반복부의 반복 단위이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 합성물이고, 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원으로부터 단리되지 않는다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군 각각)의 존재비는 적어도 약 5%, 10%, 25% 50%, 75%, 100%, 250%, 500%, 750%, 또는 적어도 1000%가 조절된다. 일부 실시형태에서, 조절은 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군 각각)의 존재비의 증가 또는 감소를 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 공생 박테리아 분류군을 포함한다. 다른 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 병원성 박테리아 분류군을 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아케르만시아, 알리스티페스, 아나에로필룸, 박테로이데스, 빌로필라, 블라우티아, 비피도박테리움, 부티리비브리오, 캄필로박터, 칸디다투스, 시트로박터, 클로스트리디움, 콜린셀라, 코프로코쿠스, 데설포비브리오, 디알리스터, 도레아, 엔테로박터, 엔테로코쿠스, 에세리키아, 유박테리움, 페칼리박테리움, 푸소박테리움, 헤모필루스, 클레비시엘라, 라크노스피라, 락토바실루스, 오도리박터, 오실로스피라, 파라박테로이데스, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 파스콜락토박테리움, 포르피로모나스, 포르티에라, 프레보텔라, 프로비덴시아, 슈도모나스, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 살모넬라, 쉬겔라, 스타필로코쿠스, 스트렙토코쿠스, 숩돌리그라눌룸, 비브리오, 및 에르시니아의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아케르만시아 및 블라우티아의 군으로부터 선택된 속을 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 소장 또는 대장에 우세하게 존재하는 분류군을 포함한다. 일부 실시형태에서, 소장에 우세하게 존재하는 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아크로모박터, 아그로박테리움, 블라우티아, 부리콜데리아, 코프로코쿠스, 크리오콜라, 엔테로코쿠스, 유박테리움, 홀데마니아, 락토코쿠스, 마이코박테리움, 슈도라미박터, 랄스토니아, 스피노고모나스, 스트렙토코쿠스, 및 투리치박터의 군으로부터 선택된 속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 대장에 우세하게 존재하는 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)은 아내로트룬쿠스, 아케르만시아, 박테로이데스, 빌로필라, 부티리시모나스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 파스콜락토박테리움, 프레보텔라, 및 루미노코쿠스의 군으로부터 선택된 속을 포함한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물은 폴리페놀 제제를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀 제제는 식물 공급원 물질로부터 단리된 식물 폴리페놀을 포함한다. 일부 실시형태에서, 식물 공급원 물질은 블루베리, 크랜베리, 포도, 복숭아, 자두, 석류, 콩, 레드 와인, 홍차, 또는 녹차를 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아 분류군(예를 들어, 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군)의 존재비를 조절하는 것은 미생물 부조화, 예를 들어, 본 명세서에 기술된 미생물 부조화를 치료한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 인간 대상체에서 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상을 감소시키는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 방법은 인간 대상체에게 약물 또는 치료에 의해서 유도된 증상을 감소시키기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 투여하는 단계를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고, iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 복부팽창, 설사, 구토, 구역질, 및 변비의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 약물- 또는 치료-유도 증상은 설사이다. 일부 실시형태에서, 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 변비이다.
일부 실시형태에서, 조성물은 약물-유도 증상을 감소시키고, 조성물은 약물 투여 전에, 약물 투여와 동시에, 또는 약물 투여 후에 투여된다. 일부 실시형태에서, 약물은 항-당뇨병 약물, 면역-억제 약물, 항미생물 약물, 화학요법 약물, 항-정신병 약물, 프로톤 펌프 억제제 약물, 또는 비-스테로이드성 항염증 약물(NSAID)이다. 일부 실시형태에서, 약물은 시프로플록사신, 클린다마이신, 아목시실린-클라블라네이트, 세픽심, 에팔로스포린, 플루오로퀴놀론, 아지트로마이신, 클라리트로마이신, 에리트로마이신, 테트라사이클린, 아지트로마이신, 이리노테칸(캄토사르), 5-플루오로우라실, 류코보린, 옥살리플라틴, 보르테조밉, 이마티닙, 레날리도마이드, 임브루비카, 이필리무맙, 페르투주맙, 카페시타빈, 도세탁셀, 라파티닙, 에를로티닙, 카르무스틴, 에토포시드, 아라시틴, 멜팔란, 시타라빈, 다우노루비신, 암사크린, 미톡산트론, 올란자핀, 라니티딘, 파모티딘, 시메티딘, 오메프라졸, 수크랄페이트, 에스오메프라졸, 나프록센, 디클로페낙, 인도메타신, 이부프로펜, 케토프로펜, 피록시캄, 셀레콕시브, 니메술리드, 아스피린, 메트포민, 파록세틴, 발프로산, 및 클로자핀의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 조성물은 치료-유도 증상을 감소시키고, 치료는 방사선 치료 또는 수술을 포함한다.
일부 실시형태에서, 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 치료 요법 동안 대상체에게 나타난다. 일부 실시형태에서, 하나 이상 증상의 감소는 대상체에서 치료 요법에 대한 순응도를 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 하나 이상 증상의 감소는 치료 요법 동안 투여될 약물의 더 높은 용량에 대한 대상체의 용인성을 증가시킨다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 인간 대상체의 위장관에서 미생물 다양성을 조절하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 조성물은 미생물 다양성을 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB, 잔기 당 분지화 지점)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고; iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다. 일부 실시형태에서, 미생물 다양성은 박테리아 다양성을 포함한다. 일부 실시형태에서, 조절은 미생물 다양성의 증가 또는 감소를 포함한다.
일부 실시형태에서, 미생물 다양성은 샤논 다양성 지수의 사용에 의해서 결정(예를 들어, 측정)되거나 그것을 통해서 표현된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 5%가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 15%가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 0.3 로그-배수가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 0.6 로그-배수가 증가 또는 감소된다. 일부 실시형태에서, 샤논 다양성은 적어도 약 1 로그-배수가 증가 또는 감소된다.
일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비는 적어도 약 5% 증가된다.
일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 존재비는 적어도 약 5% 증가된다.
일부 실시형태에서, 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 아케르만시아 및 블라우티아 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 박테리아 아케르만시아 및 블라우티아 속 둘 모두의 존재비가 조절된다. 일부 실시형태에서, 미생물 다양성의 조절은 미생물 부조화를 치료한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 치료가 필요한 인간 대상체를 치료하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 치료는 a) 미생물 부조화에 대한 치료가 필요한 인간 대상체를 식별하는 단계, 및 b) 인간 대상체에게 미생물 부조화를 치료하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 투여하는 단계를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고, ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고, iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 감염성 질환, 장애 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 감염성 질환, 장애 또는 병태는 클로스트리디움 디피실리에 감염(CDI); 반코마이신-내성 엔테로코키(VRE) 감염, 감염성 대장염, 또는 C. 디피실리에 대장염의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 감염성 질환, 장애 또는 병태는 클로스트리디움 디피실리에 연관 설사(CDAD), 항생제-연관 설사(AAD), 항생제-유도 설사, 여행자 설사(TD), 소아 설사, 및 (급성) 감염성 설사의 군으로부터 선택된 설사이다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 대사 질환, 장애 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 대사 질환, 장애 또는 병태는 비만, (인슐린 저항성) 전-당뇨병, 제II형 당뇨병, 높은 공복 혈당(고혈당증), 및 대사 증후군의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 대사 질환, 장애 또는 병태는 높은 혈중 콜레스테롤, 고 LDL, 높은 혈압(고혈압), 높은 트리글리세리드 수준, 저 HDL의 군으로부터 선택된 심혈관 질환 위험 인자이다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 염증 질환, 장애 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 염증 질환, 장애 또는 병태는 염증성 장 질환(IBD), 궤양성 대장염(UC), 크론병(CD), 장 염증, 및 미세 대장염의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 염증 질환, 장애 또는 병태는 과민성 대장 증후군(IBS), 변비, 설사, 소화불량, 및 비궤양성 소화불량의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 자가면역 질환, 장애, 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 자가면역 질환, 장애 또는 병태는 자가면역 관절염, 제I형 당뇨병, 다발성 경화증, 및 건선의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 인간 대상체는 알레르기를 갖는다. 일부 실시형태에서, 알레르기는 천식 또는 아토피 피부염을 포함한다.
일부 실시형태에서, 인간 대상체는 신경 질환, 장애, 또는 병태를 갖는다. 일부 실시형태에서, 신경 질환, 장애 또는 병태는 자폐증, 고암모니아혈증, 및 간성 뇌증의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 치료는 제2 약물 또는 약제학적 작용제를 투여하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 제2 약물 또는 약제학적 작용제는 치료 기준 약물 또는 작용제이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제 및 제2 약물 또는 약제학적 작용제를 포함하는 약제학적 조성물의 치료 효과는 상가적이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제 및 제2 약물 또는 약제학적 작용제를 포함하는 약제학적 조성물의 치료 효과는 상승작용적이다.
일부 실시형태에서, 조성물은 매일 투여된다. 일부 실시형태에서, 조성물은 미리 결정된 일 수(치료 기간) 동안 매일 투여된다. 일부 실시형태에서, 치료 기간은 약 1일 내지 약 30일을 포함한다. 일부 실시형태에서, 치료 기간은 약 1개월 내지 약 6개월을 포함한다. 일부 실시형태에서, 대상체는 단일 치료 기간 동안 조성물이 투여된다. 일부 실시형태에서, 대상체는 1회 초과의 치료 기간 동안 조성물이 투여된다.
일부 실시형태에서, 미생물 부조화의 치료에 의해서, 인간 대상체의 질환이 치료된다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 인간 대상체의 위장관의 미생물상의 기능 경로를 조절하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 조성물은 기능 경로를 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고; ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고; iii) 결합 제제의 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 대 베타-글리코시드의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 기능 경로는 항-미생물제, 2차 담즙산, 단쇄 지방산, 사이드로포어, 또는 미생물상에 의한 표 2에 열거된 대사산물의 생산을 조절한다. 일부 실시형태에서, 항미생물제는 박테리오신 또는 과산화수소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산은 폼에이트, 부티레이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 또는 발러레이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 대사산물은 2-하이드록시아이소부티레이트, 3-하이드록시아이소발러레이트, 3-메틸크로토닐글리신, 3-메틸크로토닐글리신, 알란토인, 베타인, 폼에이트, 만니톨, p-크레졸 글루쿠로니드, 페닐아세틸글리신, 사르코신, 타우린, 아세트산, 아세틸알데하이드, 아스코르브산, 부탄다이온, 부티르산, 데옥시콜산, 에틸페닐 설페이트, 폼산, 인돌, 아이소부티르산, 아이소발레르산, 프로피온산, 세로토닌, 석신산, 석시네이트, TMAO, 트립토판, 발레르산, 우르소데옥시콜산, 락테이트, 락트산, 또는 과산화수소를 포함한다.
일부 실시형태에서, 기능 경로는 인간 대상체에서 염증 또는 면역조절 사이토카인의 수준을 조절한다. 일부 실시형태에서, 염증 및 면역조절 사이토카인은 인터류킨-1α(IL-1α), IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-23, 종양 괴사 인자(TNF), 케모카인(C-C 모티프) 리간드 5(CCL5, RANTES라고도 공지됨), 형질전환 성장 인자 베타(TGF-β), 또는 인터페론 감마(IFN-γ)를 포함한다.
일부 실시형태에서, 기능 경로는 대상체에서 단쇄 지방산의 수준을 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산의 증가는 대상체에 의해서 조절 T(Treg) 세포의 생성을 유도한다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산의 증가는 대상체에서 장 또는 혈장 엔도톡신 수준의 침투성을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산의 증가는 대상체의 염증 반응을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산은 루미노카카시에 및/또는 라크노스피라시에 족의 적어도 1종의 박테리아 종에 의해서 생산된다.
일부 실시형태에서, 대상체는 비만이다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물이 이전에 투여된 인간 대상체에서 클로스트리디움 디피실리에 감염의 재발을 예방하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물을 특징으로 하고, 조성물은 재발을 예방하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고, 여기서 i) 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 제제 중의 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01(예를 들어, 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1)이고; ii) 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고; iii) 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 전체적으로 약 1:1 내지 약 5:1이다.
일부 실시형태에서, 재발은 C. 디피실리에 감염과 연관된 하나 이상의 증상의 재발생을 포함한다. 일부 실시형태에서, 재발은 1차 또는 치료 기준 약물 치료 요법 동안 또는 그 후에 일어난다.
일부 실시형태에서, C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물은 항생제이다. 일부 실시형태에서, 일부 실시형태에서, 항생제는 반코마이신, 메트로니다졸, 및 피닥소미신의 군으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 조성물은 C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물의 투여와 동시에 또는 투여 후에 투여된다.
일부 실시형태에서, 조성물은 제2 약물 또는 치료와 조합하여 투여된다. 일부 실시형태에서, 제2 약물 또는 치료는 항생제를 포함한다. 일부 실시형태에서, 항생제는 반코마이신, 메트로니다졸, 및 피닥소미신의 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 조성물의 투여는 대상체에서 C. 디피실리에 감염과 연관된 증상의 중증도의 감소를 유발하지만, 대상체에서 C. 디피실리에의 집단을 제거하지 않는다. 일부 실시형태에서, 조성물의 투여는 대상체에서 C. 디피실리에 감염과 연관된 증상의 중증도의 감소를 유발하지만, 대상체에서 C. 디피실리에의 집단의 수준을 변화시키지 않는다.
도 1: 평균 MW 및 곡선의 선단 모서리 및 말단 모서리 둘 모두 상에서 최대 흡수의 10%에서의 MW를 나타낸 glu100 샘플의 16 내지 20.5분 사이에서의 대표적인 SEC 곡선을 나타낸 도면.
도 2: 알파-글리코시드 결합 및 베타-글리코시드 결합의 신호 분포를 나타낸 glu100 샘플의 대표적인 1H-13C HSQC 스펙트럼의 애노머 영역(anomeric region)을 나타낸 도면.
도 3: 지문 피크의 상가적 효과를 보여주는, a) glu100, b) glu50gal50, 및 c) gal100 샘플의 1H-13C HSQC 스펙트럼의 대표적인 애노머 영역을 나타낸 도면.
도 4: 공지된 표준품과 비교하여 배정된 위치화학(regiochemistry)의 분포를 나타낸 3종의 대표적인 과메틸화 및 가수분해된 글리칸의 대표적인 GC 크로마토그램을 나타낸 도면.
도 5: 1H 축에서 알파 이성질체와 베타 이성질체 간의 분리를 나타낸 glu100 샘플 1H-13C HSQC 스펙트럼의 애노머 영역에서의 피크의 대표적인 부분적인 배정을 나타낸 도면, 알파 이성질체는 다운필드(downfield)(이 경우 1H >4.8ppm)에 존재하고, 베타 이성질체는 업필드(upfield)(이 경우에 1H <4.8ppm)에 존재함. 또한, 말단 당 및 내부 당은 13C 축에서 구별될 수 있는데, 말단 당은 업필드(이 경우에서 알파의 경우 13C<94ppm, 베타의 경우 13C<100ppm)에 존재하고, 내부 당은 다운필드(이 경우에서 알파의 경우 13C>94ppm, 베타의 경우 13C>100ppm)에 존재한다.
도 6: 도 6a. 중합체 골격 및 측쇄를 갖는 예시적인 촉매의 부분을 도시한 도면. 도 6b. 산성 기를 갖는 측쇄가 연결기에 의해서 중합체 골격에 연결되어 있고, 양이온성기를 갖는 측쇄가 중합체 골격에 직접 연결된 예시적인 촉매의 부분을 도시한 도면.
도 7: 실시예 10에 기술된 바와 같이 글리칸 또는 물을 투여하기 1일 전에 샘플링된 미생물상과, 투여하고 5일 후에 샘플링된 미생물상 간의 각각의 마우스에 대해서 계산된 거리를 나타낸 표. 거리가 멀수록 미생물 조성물에서 더 큰 변화가 관찰된다.
도 8: 샤논 다양성 지수를 나타낸 그래프. 페어드 윌콕손(Paired Wilcoxon) 시험을 사용하여 실시예 10에 기술된 바와 같은 관찰된 차이의 유의성을 계산하였다.
도 9: 도 9a. 아케르만시아 속, 베루코마이크로비아(Verrucomicrobia) 문에 배정된 서열의 상대적인 존재비를 나타낸 그래프. 도 9b. 블라우티아 속, 피르미쿠테스(Firmicutes)에 배정된 서열의 상대적인 존재비를 나타낸 그래프.
도 10: 실시예 12에 기술된 바와 같은 모든 단기간 치료군에 대한 치료군에 의한 C. 디피실리에 감염 후의 카플란-마이어(Kaplan-Meier) 생존 곡선을 나타낸 그래프.
도 11: 실시예 12에 기술된 바와 같은 모든 단기간 치료군에 대한 C. 디피실리에 감염 10일 후의 체중 변화(평균 +/- s.e.).
도 12: 글리칸 치료 및 C. 디피실리에 감염 직전(-1일)으로부터 실시예 12에 기술된 바와 같은 글리칸 치료 6일 및 반코마이신 치료 4일 직후(6일)까지 속에 의한 박테리아의 상대적인 존재비의 차이를 나타낸 그래프. 단지 평균 5%의 상대적인 존재비에서의 차이가 있는 속이 나타나 있다. 물 치료군에서의 단지 1개의 케이지가 6일에 생존 동물을 가졌다.
도 13: 실시예 12에 기술된 바와 같이 글리칸 및 반코마이신으로의 치료 직후에, 6일에 2차 담즙산 생합성 경로의 예측된 상대적인 존재비를 나타낸 그래프. 빈 원은 케이지를 나타내고, 흑색 원은 +/- s.d를 갖는 평균을 나타냄. C. 디피실리에 감염은 0일에 일어났고, 감염에 살아남은 동물을 갖는 케이지 만이 나타나 있다(0일에 n=4 케이지). (*P<0.05, 윌콕슨 순위합 시험(Wilcoxon Rank Sum Test)).
도 14: C. 디피실리에로의 감염에서 글리칸 치료 직전 -1일로부터, 실시예 12에 기술된 바와 같은 글리칸 또는 반코마이신으로의 치료 후 6일까지 (샤논 지수에 측정된 바와 같은) 알파 다양성의 로그 배수-변화를 나타낸 그래프. 점은 단일 케이지의 알파 다양성을 나타내고, 선은 중간 알파 다양성을 나타낸다.
도 15: 연구 0일과 비교한 마우스의 % 체중 변화(평균 +/- s.e.)를 나타낸 그래프. 실시예 13에 기술된 바와 같이 모든 군에서 2.5%의 DSS를 0일에서 5일까지 투여하였다. 아카시아 섬유, glu100, 및 man52glu29gal19를 치료군에서 -7일에서 14일까지 투여하였다.
도 16: 실시예 13에 기술된 바와 같은 연구 14일에 결장 염증을 측정한 내시경 점수를 나타낸 그래프. 수평 막대는 중간 내시경 점수를 나타낸다. **P<0.01,*P<0.05; 다중 가설을 위해서 본페로니 교정(bonferroni correction)을 갖는 윌콕슨 순위합 시험.
도 17. 실시예 14에 기술된 바와 같이 glu100(0.3%; 도 17a), man52glu29gal19(1%; 도 17b) 및 물(두 플롯 모두)로 치료된 마우스에서 0일부터 41일까지의 % 체중 변화의 그래프. glu100-치료군 및 man52glu29gal19-치료군의 기울기는 물-치료된 마우스의 기울기와 상당히 상이하였다(P<0.001; 연구 일과 체중 변화 간에 유의한 상호작용을 갖는 선형 혼합-효과 모델(linear mixed-effects model); 회귀선은 기울기의 +/- 표준 오차를 나타내는 음영법으로 도시됨). 개별 동물 % 체중 변화가 플로팅되어 있다(삼각형 또는 원).
도 18: 실시예 14에 기술된 바와 같이 고지방식이 섭취된 마우스, 저지방식이 섭취된 마우스, 또는 고지방식이 섭취되고 glu100(0.3%) 또는 man52glu29gal19(1%) 치료가 제공된 마우스에서 39일 혈당 수준을 도시한 그래프. 상자 그림의 상단 힌지 및 하단 힌지는 제1 사분위수 및 제3 사분위수에 상응하고, 상단 위스커(whisker) 및 하단 위스커는 사분위수간 범위 또는 제1 사분위수와 제3 사분위수 사이의 거리의 1.5배 이내인 최고값 및 최저값에 연장한다. 마우스는 물 중의 글루코스 2g/kg(5㎖/kg의 투여율에서)가 위관영양법(gavaging)으로 제공되었고, 혈당 수준을 투여 2시간 후에 평가하였다. y-축의 단위는 ㎎/dL 글루코스이다.
도 19: 실시예 14에 기술된 바와 같은 고지방-섭취 마우스, 저지방-섭취 마우스 및 man52glu29gal19(1%), fos(0.3%, 1%), 및 glu100(0.3%)으로 치료된 고지방-섭취 마우스에서 총 체중 백분율로서의 41일에서 부고환 지방체 중량(epididymal fat pad weight)을 나타낸 그래프.
인간에서 위장관 미생물상은 숙주가 양호한 건강 상태인 경우 상당히 안정하지만; 위장관 미생물상의 생태계는 숙주 연령, 병원균으로의 감염을 비롯한 질환, 스트레스, 식이 및 약제학적 치료에 따라서 달라지고, 미생물 부조화 상태에 이를 수 있다. 본 발명은 미생물 부조화를 치료하기에 효과적이라고 발견한 글리칸 치료제의 제제 및 이의 약제학적 조성물(및 이의 의료 식품(medical food) 또는 식이 보충제), 및 관련 방법에 관한 것이다. 명세서에 기술된 글리칸 치료제의 제제 및 약제학적 조성물은 놀랍게도 미생물 부조화와 연관될 수 있는 다수의 질환, 장애 또는 병리학적 병태에 대한 치료 효과를 갖는다. 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제의 제제 및 약제학적 조성물은 인간 숙주의 위장(GI)관 내에서 미생물 유기체를 조절하는 작용을 하여 숙주에서 생리학적 효과, 예컨대 건강 개선을 유발한다고 여겨진다. 글리칸 치료제는 특정 미생물 구성성분에 의해서 선택적으로 소화되어, 숙주 웰-빙 및 건강에 이익을 수여하는 미생물상의 조성 및/또는 활성(예를 들어, 기능) 모두에서, GI관에서 특정 변화를 유도할 수 있다. 글리칸 치료제는 적절하게 작용할 수 있고, 상주 미생물상 또는 획득성 미생물상에 대해서 정합하고 미세하게 조정된 조절제로서 작용하여, 유익한 세균의 성장을 향상 또는 회복시키고/거나 병원성 미생물 또는 질환 또는 병태와 연관된 미생물의 성장을 억제할 수 있다.
본 명세서에 기술된 글리칸 치료제는 위장관 미생물상의 중요한 분류군의 존재비의 이동(및 연관된 기능적 이동 또는 게놈 이동)을 중재할 수 있고, 글리칸 치료제가 위장관 미생물상의 조성 또는 기능을 변경할 수 있는 방법이 제공된다. 일부 실시형태에서, 미생물 이동은 다수의 중요한 미생물상 특성이 도입, 조절, 증가, 감소 또는 자극되도록 한다. 일부 실시형태에서, 조절은 i) 교란(또는 미생물 부조화)에 대한 생태계 회복력, ii) 미생물상 다양성, iii) 대사산물 생산, iv) 유해균(pathobiont) 및 병원균 정착, 및 v) 숙주 대사, 면역 및 다른 기능 또는 이의 임의의 조합에서의 변경을 포함한다.
본 명세서에는 위장관 미생물상의 미생물 부조화 및 가능하게는 미생물 부조화와 연관된 질환의 치료 및/또는 예방 및/또는 이의 증상의 감소가 필요한 대상체에서 위장관 미생물상의 미생물 부조화 및 가능하게는 미생물 부조화와 연관된 질환을 치료 및/또는 예방 및/또는 이의 증상을 감소시키고, 숙주의 전체적인 건강을 개선시키기에 유용한 방법, 조성물, 및 키트가 기술된다. 추가로, 본 명세서에는 글리칸 치료제를 위한 투여 형태가 기술된다. 일부 실시형태에서, 투여 형태는 GI관, 예컨대, 예를 들어 소장 또는 대장의 특정 영역에 특이적인 전달을 위해서 제형화된다. 글리칸 치료제의 제제를 포함하는 약제학적 조성물, 의료 식품 또는 식이 보충제의 투여는 미생물 부조화, 예를 들어, 유익한 박테리아 미생물상이 방해되고, 미생물상이 미생물 부조화를 나타내는 병태를 치료 또는 예방할 수 있다. 일부 실시형태에서, 교란은 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제의 사용에 의해서 개선될 수 있어서 유익한 미생물상 및 숙주 둘 모두의 개선된 생리학적 성장 및 기능이 달성될 수 있다. 이러한 치료 또는 예방은 예를 들어 직접 일어날 수 있고, 예를 들어, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제는 병원성 미생물을 비-병원성 미생물로 대체시키거나 유익한 미생물 또는 공생 미생물의 성장을 증가시킬 수 있거나, 그것은 간접적으로 일어날 수 있고, 예를 들어 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제는 예를 들어, 하나 이상의 하류 대사 산물의 효과를 통해서, 미생물상의 대사 또는 다른 기능에 영향을 미쳐서, 숙주 생리학을 조절할 수 있다. 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제의 투여는 숙주의 전체적인 건강을 개선시킬 수 있고, 미생물 공동체의 하나 이상의 구성원에 영향을 줌으로써, 선택된 적소(niche), 예컨대 GI관에서 건강 평형을 회복시킬 수 있다.
글리칸 치료 제제의 생성
복수의 글리칸, 예컨대 올리고당류 및 다당류 혼합물을 포함하는 제제는 비-효소 촉매, 예를 들어 본 명세서에 전문이 참고로 포함된 미국 특허 제8,466,242호에 기술된 중합체 촉매를 사용하여, 또는 다른 적합한 방법에 의해서 생성될 수 있다. 본 명세서에 기술된 중합체 및 고체-지지 촉매를 제조하는 방법은 본 명세서에 참고로 포함된 국제 특허 제WO 2014/031956호에서 찾아볼 수 있다. 예를 들어, 촉매를 사용하여 생성된 글리칸은 효소 반응에 의해서 생산된 것보다 구조적으로 훨씬 더 다양한 글리칸일 수 있다.
a) 하나 이상의 단당류 또는 이당류 글리칸 단위, 또는 이의 조합을 제공하는 단계, b) 단당류 또는 이당류를 (목적하는 평균 중합도를 갖는) 중합된 종 집단을 생산하기에 충분한 시간 기간 동안 본 명세서에 기술된 중합체 촉매 중 임의의 것 및 적합한 용매(예컨대, 예를 들어 물 또는 비-수성 용매)와 접촉시키는 단계; 및 c) 중합된 글리칸 제제의 적어도 일부를 단리 및/또는 회수하는 단계에 의해서, 본 명세서에 기술된 글리칸(예를 들어 올리고당류 또는 다당류 화합물)을 생성하는 방법이 또한 제공된다.
일부 실시형태에서, 글리칸(예를 들어 올리고당류 또는 다당류)의 제제는 다분자(polymolecular)이다. 일부 실시형태에서, 글리칸(예를 들어 올리고당류 또는 다당류)의 제제는 다분자 및 다분산성이다. 예를 들어, 글리칸 치료 제제는 (예를 들어 상이한 중합도 및 분지화도 및 상이한 알파-대-베타 글리코시드 결합의 비의) 별개의 올리고당류종의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 복수의 별개의 종(예를 들어 올리고당류)을 포함하고, 서로 다양한 비율의 1x103, 1x104, 1x105, 1x106, 1x107, 1x108, 1x109, 1x1010, 1x1011, 1x1012, 1x1013, 1x1014, 또는 그 초과의 종으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에는 글리칸 치료 제제의 평균 특성, 예컨대 중합도, 분지화도, 알파-글리코시드 결합 및 베타-글리코시드 결합의 비 등이 기술된다.
특정 실시형태에서, 출발 물질(글리칸 단위 포함)을 글리칸 단위들 간의 하나 이상 글리코시드 결합 형성을 촉진시키는 조건하에서 중합체 촉매와 접촉시켜서, 글리칸의 제제를 제조한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 단당류이다. 적합한 중합체 촉매는 연결되어 중합체 골격을 형성하는 산성 단량체 및 이온성 단량체를 포함하고, 여기서 각각의 산성 단량체는 적어도 하나의 브론스테드-로리 산(Bronsted-Lowry acid)을 갖고, 각각의 이온성 단량체는 독립적으로 적어도 하나의 질소-함유 양이온기 또는 인-함유 양이온기를 갖는다. 일부 실시형태에서, 중합체 촉매의 각각의 산성 단량체는 하나의 브론스테드-로리 산을 가질 수 있고, 임의로 브론스테드-로리 산은 구별된다. 일부 실시형태에서, 중합체 촉매의 각각의 이온성 단량체는 하나의 질소-함유 양이온기 또는 인-함유 양이온기를 갖는다. 일부 실시형태에서, 중합체 촉매의 적어도 하나 이온성 단량체는 2개의 질소-함유 양이온기 또는 인-함유 양이온기를 갖는다. 일반적인 작용기의 개략적인 도면이 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있다.
특정 실시형태에서, 중합체 촉매를 사용한 글리칸(예를 들어 올리고당류 또는 다당류)의 합성은 수성 환경에서 수행된다. 적합한 한 수성 용매는 물인데, 이것은 다양한 공급원으로부터 입수될 수 있다. 일반적으로, 이온성 종의 농도가 낮은 물 공급원이 바람직한데, 그 이유는 이런한 이온성 종은 중합체 촉매의 효과를 감소시킬 수 있기 때문이다. 수성 용매가 물인 일부 실시형태에서, 물은 10% 미만의 이온성 종(예를 들어, 나트륨, 인, 암모늄, 마그네슘의 염)을 갖는다.
일반적으로, 중합체 촉매 및 글리칸 단위를 반응기의 내부 챔버에 동시에 또는 순차적으로 도입한다. 글리칸(예를 들어 올리고당류 또는 다당류) 합성을 배취 공정 또는 연속 공정으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 글리칸 합성을 배취 공정으로 수행하는데, 여기서 반응기의 내용물을 연속적으로 혼합하고, 블렌딩하고, 반응 생성물의 전부 또는 실질적인 양을 제거(예를 들어, 단리 및/또는 회수)한다. 일 변형에서, 글리칸 합성을 배취 공정으로 수행하는데, 여기서 반응기의 내용물을 먼저 섞거나 혼합하고, 추가의 물리적인 혼합을 수행하지 않는다. 또 다른 변형에서, 글리칸 합성은 배취 공정으로 수행하는데, 여기서 내용물의 추가 혼합 또는 반응기의 내용물의 주기적인 혼합을 (예를 들어, 시간 당 1회 이상) 수행한 후, 반응 생성물의 전부 또는 실질적인 양을 특정 시간 후에 제거(예를 들어, 단리 및/또는 회수)한다.
다른 실시형태에서, 글리칸(예를 들어 올리고당류 또는 다당류) 합성을 연속 공정으로 수행하는데, 여기서 내용물을 철저하게 혼합하지 않으면서, 평균 연속 유량으로 반응기를 통해서 유동시킨다. 중합체 촉매 및 글리칸 단위를 반응기에 도입한 후, 반응기의 내용물을 연속적으로 또는 주기적으로 혼합 또는 블렌딩하고, 일정 시간 후에, 반응 생성물의 전부보다 적은 양을 제거(예를 들어 단리 및/또는 회수)한다. 일 변형에서, 글리칸 합성은 연속 공정으로 수행하는데, 여기서 촉매 및 글리칸 단위를 함유하는 혼합물을 능동적으로 혼합하지 않는다. 추가로, 촉매 및 글리칸 단위의 혼합은 중력에 의한 중합체 촉매의 침강의 재분산 결과로서, 또는 물질이 연속 반응기를 통해서 유동할 때 일어나는 비-능동 혼합으로서 일어날 수 있다.
방법의 일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 1종 이상의 단당류, 1종 이상 이당류, 또는 이의 조합물로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다. 방법의 일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 푸라노스 당 및 피라노스 당으로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다. 방법의 일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 테트로스, 펜토스, 헥소스, 또는 헵토스로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다. 방법의 일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 적용 가능한 경우 모두 임의로는 L-형태 또는 D-형태, (이량체의 경우) 알파 배위 또는 베타 배위, 및/또는 데옥시-형태, 및 이들의 임의의 조합의 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 아세테이트 에스터기, 설페이트 하프(half)-에스터기, 포스페이트 에스터기, 또는 피루빌 사이클릭 아세탈기 중 하나 이상으로 치환 또는 유도체화되거나, 또는 예를 들어, 하나 이상 하이드록실기에서 달리 유도체화되어 있다.
본 명세서에 기술된 방법에서 사용된 글리칸 단위는 하나 이상의 당을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 1종 이상의 당은 단당류, 이당류, 및 삼당류로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 1종 이상의 당은 단당류, 예컨대 하나 이상 C5 또는 C6 단당류이다. 일부 실시형태에서, 1종 이상의 당은 C5 단당류이다. 다른 실시형태에서, 1종 이상의 당은 C6 단당류이다.
방법의 일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 혼성 글리칸을 제조하기 위해서 아미노 당, 데옥시 당, 이미노 당, 당산, 단쇄 지방산, 및 당 알코올로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다.
일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 글리콜알데하이드, 글리세르알데하이드, 다이하이드록시아세톤, 에리트로스, 트레오스, 에리툴로스(erythulose), 아라비노스, 라익소스, 리보스, 자일로스, 리불로스, 자일루로스, 알로스, 알트로스, 갈락토스, 글루코스, 굴로스, 이도스, 만노스, 탈로스, 프룩토스, 소르보스, 타가토스, 푸코스, 푸쿨로스, 람노스, 만노헵툴로스, 세도헵툴로스, 뉴라민산, N-아세틸뉴라민산, N-아세틸갈락토사민, N-아세틸글루코사민, 프룩토사민, 갈락토사민, 글루코사민, 소르비톨, 글리세롤, 에리트리톨, 트레이톨, 아라비톨, 자일리톨, 만니톨, 소르비톨, 갈락티톨, 푸시톨, 및 락트산을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 단당류 및 다른 탄수화물로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다.
일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 아카비오신, N-아세틸락토사민, 알로락토스, 셀로비오스, 키토비오스, 갈락토스-알파-1,3-갈락토스, 젠티오비오스, 이소말트, 이소말토스, 이소말툴로스, 코지비오스, 락티톨, 락토비온산, 락토스, 락툴로스, 라미나리비오스, 말티톨, 말토스, 만노비오스, 멜리비오스, 멜리비울로스, 네오헤스페리도스(neohesperidose), 니게로스, 로비노스, 루티노스, 삼부비오스, 소포로스, 수크랄로스, 수크로스, 수크로스 아세테이트 아이소부티레이트, 수크로스 옥타아세테이트, 트레할로스, 투라노스, 비시아노스, 및 자일로비오스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 이당류 및 다른 탄수화물로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다.
일부 실시형태에서, 중합 반응을 위한 출발 물질은 아미노 당, 데옥시 당, 이미노 당, 당산, 단쇄 지방산, 및 당 알코올로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 염(예를 들어, 약제학적으로 허용 가능한 염), 예컨대, 예를 들어, 하이드로클로레이트, 하이드로아이오데이트, 하이드로브로메이트, 포스페이트, 설페이트, 메탄설페이트, 아세테이트, 폼에이트, 타르트레이트, 말레이트, 시트레이트, 석시네이트, 락테이트, 글루코네이트, 피루베이트, 푸마레이트, 프로피오네이트, 아스파테이트, 글루타메이트, 벤조에이트, 아스코르베이트 염으로서 존재할 수 있다.
적합한 글리칸 단위는 아미노 당, 예컨대, 예를 들어 아카보스, N-아세틸만노사민, N-아세틸무람산, N-아세틸뉴라민산, N-아세틸탈로스아미누론산, 아라비노피라노실-N-메틸-N-니트로소우레아, D-프룩토스-L-히스티딘, N-글리콜리뉴라민산, 케토사민, 키다마이신, 만노사민, 1B-메틸셀레노-N-아세틸-D-갈락토사민, 무람산, 무라밀 다이펩타이드, 포스포리보실아민, PUGNA, 시알릴-루이스(Lewis) A, 시알릴-루이스 X, 발리다마이신, 보글리보스, N-아세틸갈락토사민, N-아세틸글루코사민, 아스파틸글루코사민, 바실리티올, 다우노사민, 데소사민, 프룩토사민, 갈락토사민, 글루코사민, 메글루민, 및 페로사민을 포함한다.
적합한 글리칸 단위는 데옥시 당, 예컨대, 예를 들어 1-5-아하이드로글루시톨(ahydroglucitol), 클라디노스, 콜리토스, 2-데옥시-D-글루코스, 3-데옥시글루카손, 데옥시리보스, 디데옥시뉴클레오타이드, 디기탈로스, 플루데오옥시글루코스, 사르멘토스, 및 술포퀴노보스를 포함한다.
적합한 글리칸 단위는 이미노 당, 예컨대, 예를 들어 카스타노스페르민, 1-데옥시노지리마이신, 이미노당, 미글리톨, 미글루스타트, 및 스와인소닌을 포함한다.
적합한 글리칸 단위는 당산, 예컨대, 예를 들어 N-아세틸뉴라민산, N-아세틸탈로삼누론산, 알다르산, 알돈산, 3-데옥시-D-만노-옥트-2-울손산, 글루쿠론산, 글루코스아미누론산, 글리세르산, N-글리콜릴뉴라민산, 이두론산, 이소사카린산, 판가민산, 시알산, 트레온산, 울손산, 우론산, 자일론산, 글루콘산, 아스코르브산, 케토데옥시옥트울손산, 갈락투론산, 갈락토사민우론산, 만누론산, 만노사민우론산, 타타르산, 점액산, 사카르산(saccharic acid), 락트산, 옥살산, 석신산, 헥산산, 푸마르산, 말레산, 부티르산, 시트르산, 글루코사민산, 말산, 숙시남산, 세박산, 및 카프르산을 포함한다.
적합한 글리칸 단위는 단쇄 지방산, 예컨대, 예를 들어, 폼산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 아이소부티르산, 발레르산, 및 아이소발레르산을 포함한다.
적합한 글리칸 단위는 당 알코올, 예컨대, 예를 들어, 메탄올, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 에리트리톨, 트레이톨, 아라비톨, 리비톨, 자일리톨, 만니톨, 소르비톨, 갈락티톨, 이디톨, 볼레미톨, 푸시톨, 이노시톨, 말토트리톨, 말토테트라이톨, 및 폴리글리시톨을 포함한다.
본 명세서에 기술된 방법에서 사용되는 글리칸 단위(예를 들어 당)는 임의의 상업적으로 공지된 공급원으로부터 입수될 수 있거나, 또는 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법에 따라서 제조될 수 있다.
반응 조건
일부 실시형태에서, 글리칸 단위 및 촉매(예를 들어, 중합체 촉매 또는 고체-지지된 촉매)를 적어도 1시간, 적어도 2시간, 적어도 3시간, 적어도 4시간, 적어도 6시간, 적어도 8시간, 적어도 16시간, 적어도 24시간, 적어도 36시간, 또는 적어도 48시간; 또는 1 내지 24시간, 2 내지 12시간, 3 내지 6시간, 1 내지 96시간, 12 내지 72시간, 또는 12 내지 48시간 동안 반응하게 한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법에 따라서 제조된 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 반응 시간에 의해서 조절될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 반응 시간을 증가시킴으로써 증가되지만, 다른 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 반응 시간을 감소시킴으로써 감소된다.
반응 온도
일부 실시형태에서, 반응 온도는 약 25℃ 내지 약 150℃의 범위에서 유지된다. 특정 실시형태에서, 온도는 약 30℃ 내지 약 125℃, 약 60℃ 내지 약 120℃, 약 80℃ 내지 약 115℃, 약 90℃ 내지 약 110℃, 약 95℃ 내지 약 105℃, 또는 약 100℃ 내지 110℃이다.
글리칸 단위의 양
사용된 용매의 양에 상대적인 본 명세서에 기술된 방법에서 사용된 글리칸 단위의 양은 반응 속도 및 수율에 영향을 줄 수 있다. 사용되는 글리칸의 양은 건조 고체 함량에 의해서 특징분석될 수 있다. 특정 실시형태에서, 건조 고체 함량은 건조 중량 기준의 백분율로서의 슬러리의 총 고체를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위의 건조 고체 함량은 약 5 중량% 내지 약 95 중량%, 약 10 중량% 내지 약 80 중량%, 약 15중량%, 내지 약 75 중량%, 또는 약 15중량%, 내지 약 50 중량%이다.
촉매의 양
촉매 본 명세서에 기술된 방법에서 사용된 촉매의 양은 예를 들어, 글리칸 단위의 유형, 글리칸 단위의 농도 및 반응 조건(예를 들어, 온도, 시간, 및 pH)의 선택을 비롯한 몇몇 인자에 좌우될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위에 대한 촉매의 중량비는 약 0.01 g/g 내지 약 50 g/g, 약 0.01 g/g 내지 약 5 g/g, 약 0.05 g/g 내지 약 1.0 g/g, 약 0.05 g/g 내지 약 0.5 g/g, 약 0.05 g/g 내지 약 0.2 g/g, 또는 약 0.1 g/g 내지 약 0.2 g/g이다.
용매
특정 실시형태에서, 촉매를 사용하는 방법은 수성 환경에서 수행된다. 적합한 한 수성 용매는 물이고, 이것은 다양한 공급원으로부터 입수될 수 있다. 일반적으로, 낮은 농도의 이온성 종(예를 들어, 나트륨, 인, 암모늄 또는 마그네슘의 염)을 갖는 물 공급원이 바람직한데, 그 이유는 이온성 종은 촉매의 효과를 감소시킬 수 있기 때문이다. 용매가 물인 일부 실시형태에서, 물은 적어도 0.1 메가옴-센티미터, 적어도 1 메가옴-센티미터, 적어도 2 메가옴-센티미터, 적어도 5 메가옴-센티미터, 또는 적어도 10 메가옴-센티미터의 저항률을 갖는다.
물 함량
더욱이, 방법의 탈수 반응이 진행하기 때문에, 하나 이상의 당의 각각의 커플링과 함께 물이 생성된다. 특정 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법은 시간에 걸쳐서 반응 혼합물 중에 존재하는 물의 양 및/또는 물 대 단량체의 비율을 모니터링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 반응 혼합물에서 생성된 물의 적어도 일부를 제거(예를 들어, 예컨대 진공 여과에 의해서 적어도 대략 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97%, 99%, 또는 100% 중 임의의 것만큼 제거)하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 단량체에 대한 물의 양은 반응 조건 및 사용된 특정 촉매를 기초로 조정될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예를 들어 진공 여과, 진공 증류, 가열 및/또는 증발에 의한 것을 비롯하여 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 반응 혼합물에서 물을 제거할 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 반응 혼합물 중에 물을 포함한다.
일부 양상에서, 본 명세서는 글리칸 단위, 및 산성 모이어티와 이온성 모이어티를 갖는 촉매를 배합하여 반응 혼합물을 형성하는 단계(여기서, 물이 반응 혼합물에서 생성됨); 및 반응 혼합물에서 생성된 물의 적어도 일부를 제거하는 단계에 의해서 올리고당류 조성물을 제조하는 방법이 제공된다. 특정 변화에서, 물의 적어도 일부를 제거하여 반응 혼합물 중의 물 함량을 중량 기준으로 99% 미만, 90% 미만, 80% 미만, 70% 미만, 60% 미만, 50% 미만, 40% 미만, 30% 미만, 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 또는 1% 미만으로 유지시킨다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법에 따라서 제조된 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 반응 혼합물 중에 존재하는 물의 농도를 조정 또는 제어함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 물 농도를 감소시킴으로써 증가되지만, 다른 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 물 농도를 증가시킴으로써 감소된다. 일부 실시형태에서, 반응의 물 함량을 반응 동안 조정하여 제조되는 1종 이상의 올리고당류의 중합도를 조절한다.
일례에서, 오버헤드 교반기 및 자켓팅된(jacketed) 단-경로 응축기가 구비된 둥근 바닥 플라스크에 1종 이상의 단당류, 이당류, 삼당류 또는 다른 올리고당류를 건조 중량을 기준으로 1 내지 50% (1 내지 10%, 1 내지 20%, 1 내지 30%, 1 내지 40%, 1 내지 60%, 1 내지 70%)의 본 명세서에 기술된 촉매 중 하나 이상과 함께 첨가한다. 물 또는 또 다른 상용성 용매(0.1 내지 5당량, 1 내지 5당량, 1 내지 4당량, 0.1 내지 4당량)를 건조 혼합물에 첨가할 수 있고, 선택된 둥근 바닥 플라스크의 윤곽에 가능한 근사하게 정합하는 크기의 패들을 사용하여 슬러리를 느린 속도(예를 들어 10 내지 100rpm, 50 내지 200rpm, 100 내지 200rpm)로 배합할 수 있다. 혼합물을 10 내지 1000mbar의 진공 압력하에서 70 내지 180℃(70 내지 160℃, 75 내지 165℃, 80 내지 160℃)로 가열한다. 물을 계속적으로 반응 혼합물로부터 제거하면서, 반응을 30분 내지 6시간 동안 교반할 수 있다. 반응 진행을 HPLC에 의해서 모니터링할 수 있다. 공정으로부터 수득된 고체 물질을 대략 50브릭스(100g의 용액 당 당의 그램)의 용액을 생성하기에 충분한 물의 부피 중에 용해시킬 수 있다. 용해가 완결된 후, 여과에 의해서 고체 촉매를 제거할 수 있고, 올리고머 용액을 예를 들어, 회전식 증발에 의해서 대략 50 내지 75브릭스로 농축시킬 수 있다. 임의로, 유기 용매를 사용할 수 있고, 2상 추출에 의해서 수 비혼화성 용매를 제거할 수 있고, 예를 들어, 농축 단계와 동시에 회전식 증발에 의해서 수혼화성 용매를 제거할 수 있다.
추가 가공 단계
임의로, 제제는 추가 가공 처리를 겪을 수 있다. 추가 가공 단계는 예를 들어, 정제 단계를 포함할 수 있다. 정제 단계는 예를 들어, 분리, 희석, 농축, 여과, 탈염 또는 이온-교환, 크로마토그래피 분리, 또는 탈색, 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
탈색
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법은 탈색 단계를 추가로 포함한다. 제조된 1종 이상의 올리고당류는 예를 들어, 흡수, 활성탄, 크로마토그래피(예를 들어, 이온 교환 수지 사용), 수소화, 및/또는 여과(예를 들어, 미세여과)로의 처리를 비롯한, 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하는 탈색 단계를 겪을 수 있다.
특정 실시형태에서, 제조된 1종 이상의 올리고당류는 특정 온도, 특정 농도에서 그리고/또는 특정 시간 기간 동안 색상-흡수 물질과 접촉된다. 일부 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류와 접촉되는 색상 흡수 종의 질량은 1종 이상의 올리고당의 질량의 50% 미만, 1종 이상의 올리고당의 질량의 35% 미만, 1종 이상의 올리고당의 질량의 20% 미만, 1종 이상의 올리고당의 질량의 10% 미만, 1종 이상의 올리고당의 질량의 5% 미만, 1종 이상의 올리고당의 질량의 2% 미만, 또는 1종 이상의 올리고당의 질량의 1% 미만이다.
일부 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류는 색상 흡수 물질과 접촉된다. 특정 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류는 10시간 미만, 5시간 미만, 1시간 미만, 또는 30분 미만 동안 색상 흡수 물질과 접촉된다. 특정 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류는 1시간 동안 색상 흡수 물질과 접촉된다.
특정 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류는 20 내지 100℃, 30 내지 80℃, 40 내지 80℃, 또는 40 내지 65℃의 온도에서 색상 흡수 물질과 접촉된다. 특정 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류는 50℃의 온도에서 색상 흡수 물질과 접촉된다.
특정 실시형태에서, 색상 흡수 물질은 활성탄이다. 일 실시형태에서, 색상 흡수 물질은 분말 활성탄이다. 다른 실시형태에서, 색상 흡수 물질은 이온 교환 수지이다. 일 실시형태에서, 색상 흡수 물질은 클로라이드 형태의 강염기 양이온 교환 수지이다. 또 다른 실시형태에서, 색상 흡수 물질은 가교-결합된 폴리스티렌이다. 추가의 또 다른 실시형태에서, 색상 흡수 물질은 가교-결합된 폴리아크릴레이트이다. 특정 실시형태에서, 색상 흡수 물질은 암벌라이트(Amberlite) FPA91, 암벌라이트 FPA98, 도웩스(Dowex) 22, 도웩스 마라톤(Marathon) MSA, 또는 도웩스 옵티포어(Optipore) SD-2이다.
이온-교환/탈염( 탈미네랄화 )
일부 실시형태에서, 제조된 1종 이상의 올리고당류는 물질과 접촉되어 염, 미네랄, 및/또는 다른 이온 종이 제거된다. 특정 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류는 음이온/양이온 교환 컬럼 쌍을 통해서 유동된다. 일 실시형태에서, 음이온 교환 컬럼은 수산화물 형태의 약염기 교환 수지를 함유하고, 양이온 교환 컬럼은 양성자화된 형태의 강산 교환 수지를 함유한다.
분리 및 농축
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법은 제조된 1종 이상의 올리고당류를 단리하는 단계를 추가로 포함한다. 특정 변화에서, 1종 이상의 올리고당류를 단리하는 단계를 예를 들어, 원심분리, 여과(예를 들어, 진공 여과, 막 여과), 및 중력 침강을 비롯한 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여, 촉매의 적어도 일부로부터 1종 이상의 올리고당류의 적어도 분리하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류를 단리하는 단계는 예를 들어, 여과(예를 들어, 막 여과), 크로마토그래피(예를 들어, 크로마토그래피 분별), 차동 용해도(differential solubility), 및 원심분리(예를 들어, 차동 원심분리)를 비롯한 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여, 임의의 미반응 당의 적어도 일부로부터 1종 이상의 올리고당류의 적어도 일부를 분리하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법은 농축 단계를 추가로 포함한다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 단리된 올리고당류를 증발(예를 들어, 진공 증발)시켜 농축된 올리고당류 조성물을 제조한다. 다른 실시형태에서, 단리된 올리고당류를 분무 건조 단계를 거쳐서 올리고당류 분말을 제조한다. 특정 실시형태에서, 단리된 올리고당류에 증발 단계 및 분무 건조 단계 모두를 적용한다.
물 함량
더욱이, 방법의 탈수 반응이 진행하기 때문에, 하나 이상의 당의 각각의 커플링과 함께 물이 생성된다. 특정 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법은 시간에 걸쳐서 반응 혼합물 중에 존재하는 물의 양 및/또는 물 대 단량체의 비율을 모니터링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 반응 혼합물에서 생성된 물의 적어도 일부를 제거(예를 들어, 예컨대 진공 여과에 의해서 적어도 대략 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97%, 99%, 또는 100% 중 임의의 것만큼 제거)하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 단량체에 대한 물의 양은 반응 조건 및 사용된 특정 촉매를 기초로 조정될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예를 들어 진공 여과, 진공 증류, 가열 및/또는 증발에 의한 것을 비롯하여 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 반응 혼합물에서 물을 제거할 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 반응 혼합물 중에 물을 포함한다.
일부 양상에서, 본 명세서는 글리칸 단위, 및 산성 모이어티와 이온성 모이어티를 갖는 촉매를 배합하여 반응 혼합물을 형성하는 단계(여기서, 물이 반응 혼합물에서 생성됨); 및 반응 혼합물에서 생성된 물의 적어도 일부를 제거하는 단계에 의해서 올리고당류 조성물을 제조하는 방법이 제공된다. 특정 변화에서, 물의 적어도 일부를 제거하여 반응 혼합물 중의 물 함량을 중량 기준으로 99% 미만, 90% 미만, 80% 미만, 70% 미만, 60% 미만, 50% 미만, 40% 미만, 30% 미만, 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 또는 1% 미만으로 유지시킨다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법에 따라서 제조된 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 반응 혼합물 중에 존재하는 물의 농도를 조정 또는 제어함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 물 농도를 감소시킴으로써 증가되지만, 다른 실시형태에서, 1종 이상의 올리고당류의 중합도는 물 농도를 증가시킴으로써 감소된다. 일부 실시형태에서, 반응의 물 함량을 반응 동안 조정하여 제조되는 1종 이상의 올리고당류의 중합도를 조절한다.
분별
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 방법은 분별 단계를 추가로 포함한다. 이어서, 제조 및 분리된 올리고당류 또는 다당류를 예를 들어, 고-성능 액체 크로마토그래피, 흡착/탈착(예를 들어 저압 활성탄 크로마토그래피), 또는 여과(예를 들어, 한외여과 또는 투석여과)를 비롯한, 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 분자량에 의해서 분리할 수 있다. 특정 실시형태에서, 제조 및 정제된 글리칸을 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 또는 98% 초과의 짧은 종(약 DP 1 내지 2), 중간 종(약 DP 3 내지 10), 긴 종(약 DP 11 내지 18), 또는 매우 긴 종(약 DP>18)을 나타내는 풀로 분리한다.
특정 실시형태에서, 제조된 글리칸을 탄소질 물질 상에 대한 흡착에 의해서 분별하고, 이어서 1%, 5%, 10%, 20%, 50%, 또는 100% 농도의 유기 용매의 혼합물로 물질을 세척함으로써 분획을 탈착시킨다. 일 실시형태에서, 흡착 물질은 활성 차콜이다. 또 다른 실시형태에서, 흡착 물질은 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 또는 50% 부피 또는 비율의 활성 차콜과, 벌킹제, 예컨대 규조토 또는 셀라이트(Celite) 545의 혼합물이다.
추가 실시형태에서 제조된 글리칸을 고-성능 액체 크로마토그래피 시스템을 통해서 통과시킴으로써 분리한다. 특정 변화에서, 제조된 글리칸을 이온-친화도 크로마토그래피, 친수성 상호작용 크로마토그래피, 또는 겔-투과 및 겔-여과를 비롯한 크기-배제 크로마토그래피에 의해서 분리한다.
다른 실시형태에서, 저분자량 물질을 여과 방법에 의해서 분리한다. 특정 변화에서, 저분자량 물질을 투석, 한외여과, 투석여과 또는 비스듬한(tangential) 유동 여과에 의해서 분리할 수 있다. 특정 실시형태에서, 여과를 정적 투석 튜브 장치에서 수행한다. 다른 실시형태에서, 여과를 동적 유동 여과 시스템에서 수행한다. 다른 실시형태에서, 여과를 원심분리력-구동 여과 카트리지에서 수행한다.
글리칸 치료 제제의 특징분석
본 명세서에 기술된 글리칸 치료제는 올리고당류및/또는 다당류를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 다당류 중의 모든 단당류는 동일한 유형인 호모-올리고당류 또는 다당류(또는 호모글리칸)을 포함한다. 호모다당류를 포함하는 글리칸 치료제는 단일 또는 다수의 글리코시드 유형을 통해서 함께 결합된 단당류를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 하나를 초과하는 유형의 단당류가 존재하는 헤테로-올리고당류 또는 다당류(또는 헤테로글리칸)를 포함한다. 헤테로다당류를 포함하는 글리칸 치료제는 단일 또는 다수의 글리코시드 유형을 통해서 함께 결합된 별개의 유형의 단당류를 포함할 수 있다.
단당류는 이당류(예컨대 수크로스 및 락토스) 및 다당류(예컨대 셀룰로스 및 전분)의 빌딩 블록이다. 글리칸 치료제는 단일 유형의 단당류(단일중합체 또는 호모글리칸이라 칭함) 또는 혼합물(헤테로중합체 또는 헤테로글리칸)을 포함할 수 있다. 올리고당류는 적은 수의(전형적으로는 2개 내지 9개) 글리칸 단위(이 경우, 단당류)를 함유하는 당류 중합체이다.
예를 들어, 많은 채소에서 발견되는 프룩토-올리고당류(FOS)는 프룩토스 분자의 단쇄로 이루어지는데, 이들 중 일부는 글루코스 분자로 말단화된다. 또한 자연에서 생성되는 갈락토올리고당류(GOS)는 갈락토스 분자의 단쇄로 이루어진다. 이들 화합물은 인간에 의해서 단지 부분적으로 소화될 수 있다. 올리고당류는 주로 천연 중합체, 예컨대 전분 또는 이눌린의 분해로부터, 자연 물질, 예컨대 대두로부터의 직접적인 추출로부터, 또는 화학적 또는 효소적 합성으로부터 생성된다.
다당류는 연결, 예컨대 예를 들어 글리코시드 연결에 의해서 함께 결합된 글리칸 단위의 장쇄로 구성된 중합체 탄수화물 분자이다. 다당류는 10개 초과의 글리칸 단위(이 경우, 단당류)를 함유한다. 자연 발생 다당류는 Cx(H2O)y의 일반 화학식을 가질 수 있고, 식에서 x는 통상적으로 큰 수, 예를 들어 10 내지 2500이다. 일부 실시형태에서, 가수분해를 사용하여 본 명세서에 기술된 글리칸을 제조하기에 적합한 구성성분 단당류 또는 올리고당류를 생성할 수 있다. 글리칸 단위, 예컨대 예를 들어 단당류는 다수의 상이한 형태, 예를 들어 컨포머(conformer), 사이클릭 형태, 사이클릭 형태, 입체이성질체, 호변이성질체, 애노머, 및 이성질체로 존재할 수 있다.
일부 실시형태에서, 다양한 중합도를 나타내는 다분성인 글리칸 치료 제제(예를 들어 올리고당류 또는 다당류)를 생성한다. 임의로, 제제를 분별할 수 있고, 예를 들어 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 또는 98% 초과의 짧은 종(약 DP 1 내지 2), 중간 종(약 DP 3 내지 10), 긴 종(약 DP 11 내지 18), 또는 매우 긴 종(약 DP>18)을 나타낸다.
일 실시형태에서, 약 3 내지 10의 DP를 갖는 적어도 85%, 90%, 또는 적어도 95%의 중간-길이 종을 포함하는 다분산성의 분별된 글리칸 치료 제제가 제공된다. 일 실시형태에서, 약 11 내지 18의 DP를 갖는 적어도 85%, 90%, 또는 적어도 95%의 긴-길이 종을 포함하는 다분산성의 분별된 글리칸 치료 제제가 제공된다. 약 18 내지 30의 DP를 갖는 적어도 85%, 90%, 또는 적어도 95%의 매우 긴-길이 종을 포함하는 다분산성의 분별된 글리칸 치료 제제가 제공된다. 일부 실시형태에서, 증간 길이, 긴 길이 및 매우 긴 길이의 분별된 제제는 0.8:1 내지 5:1 또는 1:1 내지 4:1의 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합 비를 포함한다. 일부 실시형태에서, 분별된 제제는 약 0.01 내지 약 0.2 또는 약 0.05 내지 0.1의 평균 분지화도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 개시된 중합체 촉매를 사용하여 글리칸의 분자량 분포를 제어하는 방법에 제공된다. 예를 들어, 글리칸 치료 제제의 대부분, 예를 들어 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 2 내지 25, 3 내지 25, 4 내지 25, 5 내지 25, 6 내지 25, 7 내지 25, 8 내지 25, 9 내지 25, 10 내지 25, 2 내지 30, 3 내지 30, 4 내지 30, 5 내지 30, 6 내지 30, 7 내지 30, 8 내지 30, 9 내지 30, 또는 10 내지 30의 DP를 갖는다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 적어도 5 미만의 DP 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 적어도 8의 DP 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 적어도 10의 DP 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 3, 4, 5, 6, 7, 8 내지 10의 DP, 및 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20개의 글리칸 단위를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 내지 20의 DP, 및 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30개의 글리칸 단위를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 내지 20의 DP, 및 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28개의 글리칸 단위를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1종 이상의 글리칸 단위(예를 들어 당)를 중합체 촉매와 조합한 후(예를 들어, 1종 이상의 글리칸 단위(예를 들어 당)를 촉매와 조합한 후 2, 3, 4, 8, 12, 24, 또는 48시간에서) 하기의 중합도(DP) 분포를 갖는다: DP 2 = 0% 내지 40%, 예컨대 40% 미만, 30% 미만, 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 또는 2% 미만; 또는 10% 내지 30% 또는 15% 내지 25%; DP 3 = 0% 내지 20%, 예컨대 15% 미만, 10% 미만, 5% 미만; 또는 5% 내지 15%; 및 DP 4+ = 15% 초과, 20% 초과, 30% 초과, 40% 초과, 50% 초과; 또는 15% 내지 75%, 20% 내지 40% 또는 25% 내지 35%.
본 명세서에 기술된 방법에서 1종 이상의 글리칸 단위(예를 들어 당)에 대한 전환 수율은 예를 들어, 예를 들어, 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 비롯한 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해서 측정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 1종 이상의 글리칸 단위를 촉매와 조합한 후(예를 들어, 1종 이상의 글리칸 단위(예를 들어 당)를 촉매와 조합한 후 2, 3, 4, 8, 12, 24, 또는 48시간에서) DP > 1을 갖는 글리칸 치료 제제의 전환 수율은 약 50%초과(예를 들어, 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 98% 초과)이다. 일부 실시형태에서, 1종 이상의 글리칸 단위를 촉매와 조합한 후(예를 들어, 1종 이상의 글리칸 단위(예를 들어 당)를 촉매와 조합한 후 2, 3, 4, 8, 12, 24, 또는 48시간에서) > DP 2을 갖는 글리칸 치료 제제의 전환 수율은 30% 초과(예를 들어, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%. 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 98% 초과)이다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 적어도 2의 DP를 갖는다. 일 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 적어도 3의 DP를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제가 제공되는데, 여기서 글리칸 치료 제제의 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99%, 99.8%, 또는 적어도 99.9% 또는 심지어 100%는 적어도 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11의 중합도(DP), 또는 적어도 12개의 글리칸 단위 및 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 19, 18, 17, 16개 미만, 또는 15개 미만의 글리칸 단위를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제가 제공되는데, 여기서 글리칸 치료 제제의 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99%, 99.8%, 또는 적어도 99.9% 또는 심지어 100%는 적어도 5의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위, 적어도 8개 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 약 DP5, DP6, DP7, DP8, DP9, DP10, DP11, 또는 DP12의 평균 중합도(DP)를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제가 제공되며, 여기서 글리칸 치료 제제의 적어도 50%, 60%, 70%, 또는 80%는 적어도 3의 중합도, 30개 미만의 글리칸 단위, 또는 적어도 5의 중합도 및 25개 미만의 글리칸 단위를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 평균 DP는 약 DP7 내지 DP9 또는 약 DP6 내지 DP10이다. 일부 실시형태에서, 이들 글리칸 치료 제제는 0.8:1 내지 5:1 또는 1:1 내지 4:1의 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합 비를 포함한다. 일부 실시형태에서, 분별된 제제는 약 0.01 내지 약 0.2 또는 약 0.05 내지 0.1의 평균 분지화도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제의 약 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 약 97%는 약 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800g/mol 및 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400, 3500, 3600, 3700, 3800, 3900, 4000, 4100, 4200, 4300, 4400, 4500, 4600, 4700, 4800, 4900, 및 5000g/mol 미만의 평균 분자량을 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 제제(예를 들어 올리고당류 또는 다당류)는 구조가 선형으로부터 고도로 분지화된 것까지이다. 비분지형 글리칸은 알파 연결만을 또는 베타 연결만을 함유할 수 있다. 비분지형 글리칸은 적어도 하나의 알파 연결 및 적어도 하나의 베타 연결을 함유할 수 있다. 분지형 글리칸은 분지를 형성하도록 알파 또는 베타 글리코시드 결합을 통해서 연결된 적어도 1종의 글리칸 단위를 함유할 수 있다. 대략 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7, 제8, 제9, 제10, 제15, 제20, 제25, 제30, 제35, 제40, 제45, 제50, 제60, 또는 제70 단위마다 적어도 하나의 분지화 지점을 포함하도록, 분지화 비율 또는 분지화도(DB)가 달라질 수 있다. 예를 들어, 동물 글리코겐은 대략 10개의 단위마다 분지화 지점을 함유한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 제제에서 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하고, 여기서 평균 분지화도(DB, 잔기 당 분지화 지점)는 0, 0.01. 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.95, 0.99, 1, 또는 2이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 평균 분지화도는 적어도 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 또는 적어도 0.4이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 평균 분지화도는 약 0.01 내지 0.1, 0.01 내지 0.2, 0.01 내지 0.3, 0.01 내지 0.4, 또는 0.01 내지 0.5이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 평균 분지화도는 0이 아니다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 평균 분지화도는 적어도 0.1 내지 0.4 미만 또는 적어도 0.2 내지 0.4 미만이 아니다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 선형 글리칸을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 분지형 또는 분지-상-분지(branch-on-branch) 구조를 나타내는 글리칸을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 평균 분지화도(DB)는 0이 아니지만, 적어도 0.01, 0.05, 0.1, 또는 적어도 0.2이거나, 또는 약 0.01 내지 약 0.2 또는 약 0.05 내지 0.1 범위이다.
일부 글리칸은 환원 단부에서의 당류가 실제로 환원당인지의 여부에 관계없이, 환원 단부 및 비-환원 단부를 갖는 올리고당류를 포함한다. 허용되는 명명법에 따라서, 대부분의 올리고당류는 본원에서 좌측에 비-환원 단부를 갖고, 우측에 환원 단부를 갖도록 도시된다. 본 명세서에 기술된 대부분의 올리고당류는 비-환원 당류에 대한 명칭 또는 약칭(예를 들어, Gal 또는 D-Gal)으로 기술되고, 글리코시드 결합의 배위(알파 또는 베타), 고리 결합, 결합에 포함된 환원 당류의 고리 위치, 및 이어서 환원 당류의 명칭 및 약칭(예를 들어, Glc 또는 D-Glc)이 앞에 또는 뒤에 온다. 두 당 단위 간의 연결(예를 들어, 글리코시드 연결, 갈락토스 연결, 글루코시드 연결 등)은 예를 들어, 1,4, 1->4, 또는 (1-4)로서 표현될 수 있고, 본 명세서에서 사용 교환 가능하게 사용된다. 각각의 당류는 사이클릭 형태(예를 들어, 피라노스 또는 푸라노스 형태)일 수 있다. 예를 들어, 락토스는 아세탈 산소 다리가 베타 배향인, 베타 (1-4) 연결에 의해서 연결된 갈락토스 및 글루코스의 사이클릭 형태로 구성된 이당류이다.
글리칸 치료제의 제제에서 발견되는 개별 글리칸 단위들 간의 연결은 알파 1->2, 알파 1->3, 알파 1->4, 알파 1->6, 알파 2->1, 알파 2->3, 알파 2->4, 알파 2->6, 베타 1->2, 베타 1->3, 베타 1->4, 베타 1->6, 베타 2->1, 베타 2->3, 베타 2->4, 및 베타 2->6을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 알파 연결 만을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 베타 연결 만을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 알파 연결과 베타 연결의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 제제에서 알파:베타 글리코시드 결합 비는 약 0.1:1, 0.2:1, 0.3:1, 0.4:1, 0.5:1, 0.6:1, 0.7:1, 0.8:1, 0.9:1, 1:1, 1.2:1, 1.5:1, 1.7:1, 2:1, 2.2:1, 2.5:1, 2.7:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 또는 약 10:1이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 1->5 글리코시드 결합 및 1->6 글리코시드 결합으로 이루어진 군으로부터 선택된 알파-글리코시드 결합 및 베타-글리코시드 결합 둘 모두를 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 적어도 2개 또는 적어도 3개의 알파 및 베타 1->2 글리코시드 결합, 알파 및 베타 1->3 글리코시드 결합, 알파 및 베타 1->4 글리코시드 결합, 알파 및 베타 1->5 글리코시드 결합, 및/또는 알파 및 베타 1->6 글리코시드 결합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 약 0.8:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 또는 5:1의 제제에서의 알파:베타 글리코시드 결합 비를 포함하거나, 또는 그것은 약 0.8:1 내지 약 5:1 또는 약 1:1 내지 약 4:1이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 알파-배위 또는 베타 배위를 갖는 글리칸 단위의 목적하는 혼합물을 포함하고, 예를 들어 글리칸 치료제의 제제는 알파-배위 대 베타-배위 또는 베타- 대 알파-배위의 목적하는 비, 예컨대: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:12, 1:14, 1:16, 1:18, 1:20, 1:25, 1:30, 1:35, 1:40, 1:45, 1:50, 1:55, 1:60, 1:65, 1:70, 1:75, 1:80, 1:85, 1:90, 1:100, 1:150을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 임의로 약 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 각각의 다른 배위를 포함하는, 실질적으로 전부의 알파- 또는 베타 배위된 글리칸 단위를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 알파 글리코시드 결합을 갖는 글리칸을 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99%, 적어도 99.9% 또는 심지어는 100% 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 베타 글리코시드 결합을 갖는 글리칸을 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99%, 적어도 99.9% 또는 심지어는 100% 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 글리칸의 적어도 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 또는 적어도 85%는 알파 글리코시드 결합인 글리코시드 결합을 갖고, 글리칸의 적어도 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 또는 적어도 85%는 베타 글리코시드 결합인 글리코시드 결합을 갖고, 여기서 알파 글리코시드 결합 및 베타 글리코시드 결합의 백분율은 100%를 초과하지 않는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 글리칸 글리코시드 결합의 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99%, 적어도 99.9% 또는 심지어는 100%는 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 및 1->6 글리코시드 결합 중 하나 이상이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제공되는데, 여기서 글리칸 글리코시드 결합의 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 적어도 20%, 또는 25% 각각은 1->2, 1->3, 1->4, 및 1->6 글리코시드 결합이다. 임의로, 글리칸 치료제의 제제는 알파 2->1, 알파 2->3, 알파 2->4, 알파 2->6, 베타 2->1, 베타 2->3, 베타 2->4, 및 베타 2->6, 글리코시드 결합으로 이루어진 군으로부터 선택된 글리칸 글리코시드 결합을 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 또는 적어도 85% 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 알파 1->2 및 알파 1->3, 알파 1->2 및 알파 1->4, 알파 1->2 및 알파 1->6, 알파 1->2 및 베타 1->2, 알파 1->2 및 베타 1->3, 알파 1->2 및 베타 1->4, 알파 1->2 및 베타 1->6, 알파 1->3 및 알파 1->4, 알파 1->3 및 알파 1->6, 알파 1->3 및 베타 1->2, 알파 1->3 및 베타 1->3, 알파 1->3 및 베타 1->4, 알파 1->3 및 베타 1->6, 알파 1->4 및 알파 1->6, 알파 1->4 및 베타 1->2, 알파 1->4 및 베타 1->3, 알파 1->4 및 베타 1->4, 알파 1->4 및 베타 1->6, 알파 1->6 및 베타 1->2, 알파 1->6 및 베타 1->3, 알파 1->6 및 베타 1->4, 알파 1->6 및 베타 1->6, 베타 1->2 및 베타 1->3, 베타 1->2 및 베타 1->4, 베타 1->2 및 베타 1->6, 베타 1->3 및 베타 1->4, 베타 1->3 및 베타 1->6, 및 베타 1->4 및 베타 1->6으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 2개의 글리코시드 결합을 갖는 글리칸을 포함한다.
동일하거나 상이한 측쇄일 수 있는, 측쇄를 포함하는 분지형 글리칸 치료제를 포함하는 제제(예를 들어 0.01. 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.95, 0.99, 1, 또는 2의 DB를 갖는 것)의 경우, 측쇄는 하나 이상 베타 연결 및 알파 연결, 예컨대 (1-2), (1-3), (1-4), (1-6), (2-3), (2-6) 또는 다른 적합한 연결을 통해서 주쇄에 부착될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 적어도 1종의 글리칸 단위는 L-형태의 당이다. 일부 실시형태에서, 글리칸의 제제가 제공되는데, 여기서 적어도 1종의 글리칸 단위는 D-형태의 당이다. 일부 실시형태에서, 글리칸의 제제가 제공되는데, 여기서 글리칸 단위는 L-형태 또는 D-형태의 당인데, 그 이유는 이들이 자연에서 발생하거나, 더 일반적이기 때문이다(예를 들어 D-글루코스, D-자일로스, L-아라비노스).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 예를 들어 목적하는 비율, 예컨대: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:12, 1:14, 1:16, 1:18, 1:20, 1:25, 1:30, 1:35, 1:40, 1:45, 1:50, 1:55, 1:60, 1:65, 1:70, 1:75, 1:80, 1:85, 1:90, 1:100, 1:150 L-형태 대 D-형태 또는 D-형태 대 L-형태의 글리칸 단위의 L-형태와 D-형태의 목적하는 혼합물을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는, 임의로 각각 다른 것의 약 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%를 포함하는, 글리칸 단위의 실질적으로 모든 L-형태와 D-형태를 갖는 글리칸을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 적어도 1종의 글리칸 단위는 테트로스, 펜토스, 헥소스, 또는 헵토스이다. 임의로, 글리칸 치료 제제의 글리칸의 형성에 포함된 글리칸 단위(예를 들어 분지형 올리고당류 또는 다당류의 혼합물)는 다양하다. 단당류 글리칸 단위의 예는 헥소스, 예컨대 글루코스, 갈락토스, 및 프룩토스, 및 펜토스, 예컨대 자일로스를 포함한다. 단당류는 일반적으로 화학식: Cx(H2O)y를 갖고, 화학식에서 통상적으로 x ≥ 3이다. 단당류는 그들이 함유한 탄소 원자의 수 x에 의해서 분류될 수 있다: 예를 들어: 다이오스(diose) (2) 트라이오스(3) 테트로스(4), 펜토스(5), 헥소스(6), 및 헵토스(7). 단당류 글리칸 단위는 비사이클릭(acyclic)(개방-쇄) 형태로 존재할 수 있다. 동일한 분자 그래프를 갖는 개방-쇄 단당류는 2개 이상의 입체이성질체로서 존재할 수 있다. 단당류는 또한 카보닐기와 동일한 분자의 하이드록실 중 하나 사이에서의 친수성 부가 반응을 통해서 사이클릭 형태로 존재할 수 있다. 반응은 하나의 다리 산소 원자에 의해서 폐쇄된 탄소 원자의 고리를 생성한다. 이들 사이클릭 형태에서, 고리는 통상적으로 5개의 원자(푸라노스) 또는 6개의 원자(피라노스)를 갖는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 상이한 단당류 글리칸 단위의 목적하는 혼합물, 예컨대 임의의 목적하는 비율의 다이오스(2), 트라이오스(3), 테트로스(4), 펜토스(5), 헥소스(6), 또는 헵토스(7)의 혼합물을 포함하는데, 예를 들어, 임의의 2개의 글리칸 단위의 경우에는: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:12, 1:14, 1:16, 1:18, 1:20, 1:25, 1:30, 1:35, 1:40, 1:45, 1:50, 1:55, 1:60, 1:65, 1:70, 1:75, 1:80, 1:85, 1:90, 1:100, 1:150 등이고, 임의의 3개의 글리칸 단위의 경우에는: 1:1:1, 1:2:1, 1:3:1, 1:4:1, 1:5:1, 1:6:1, 1:7:1, 1:8:1, 1:9:1, 1:10:1, 1:12:1, 1:14:1, 1:16:1, 1:18:1, 1:20:1, 1:1:2, 1:2:2, 1:3:2, 1:4:2, 1:5:2, 1:6:2, 1:7:2, 1:8:2, 1:9:2, 1:10:2, 1:1:3, 1:2:3, 1:3:3, 1:4:3, 1:5:3, 1:6:3, 1:7:3, 1:8:3, 1:9:3, 1:10:3, 1:1:4, 1:2:4, 1:3:4, 1:4:4, 1:5:4, 1:6:4, 1:7:4, 1:8:4, 1:9:4, 1:10:4, 1:1:5, 1:2:5, 1:3:5, 1:4:5, 1:5:5, 1:6:5, 1:7:5, 1:8:5, 1:9:5, 1:10:5 등이고, 임의의 4개의 글리칸 단위의 경우에는: 1:1:1:1, 1:2:2:1, 1:3:2:1, 1:4:2:1, 1:5:2:1, 1:6:2:1, 1:7:2:1, 1:8:2:1, 1:9:2:1, 1:10:2:1, 1:1:1:2, 1:2:2:2, 1:3:2:2, 1:4:2:2, 1:5:2:2, 1:6:2:2, 1:7:2:2, 1:8:2:2, 1:9:2:2, 1:10:2:2 등이고, 임의의 5개의 글리칸 단위의 경우에는: 1:1:1:1:1, 1:2:2:1:1 등이고, 임의의 6개의 글리칸 단위의 경우에는: 1:1:1:1:1:1, 1:1:1:1:1:2 등이고, 임의의 7개의 글리칸 단위의 경우에는: 1:1:1:1:1:1:1, 1:1:1:1:1:1:2 등이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 2종, 3종, 4종 또는 4종의 상이한 글리칸 단위의 목적하는 혼합물, 예컨대 예를 들어, i) 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스로부터 선택된, 단당류로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위; ii) 아카비오신, n-아세틸락토사민, 알로락토스, 셀로비오스, 키토비오스, 갈락토스-알파-1,3-갈락토스, 젠티오비오스, 이소말트, 이소말토스, 이소말툴로스, 코지비오스, 락티톨, 락토비온산, 락토스, 락툴로스, 라미나리비오스, 말티톨, 말토스, 만노비오스, 멜리비오스, 멜리비울로스, 네오헤스페리도스, 니게로스, 로비노스, 루티노스, 삼부비오스, 소포로스, 수크랄로스, 수크로스, 수크로스 아세테이트 아이소부티레이트, 수크로스 옥타아세테이트, 트레할로스, 투라노스, 비시아노스, 및 자일로비오스로부터 선택된 이당류로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위; iii) 아카보스, N-아세틸만노사민, N-아세틸무람산, N-아세틸뉴라민산, N-아세틸탈로스아미누론산, 아라비노피라노실-N-메틸-N-니트로소우레아, D-프룩토스-L-히스티딘, N-글리콜y뉴라민산, 케토사민, 키다마이신, 만노사민, 1B-메틸셀레노-N-아세틸-D-갈락토사민, 무람산, 무라밀 다이펩타이드, 포스포리보실아민, PUGNAc, 시알릴-루이스 A, 시알릴-루이스 X, 발리다마이신, 보글리보스, N-아세틸갈락토사민, N-아세틸글루코사민, 아스파틸글루코사민, 바실리티올, 다우노사민, 데소사민, 프룩토사민, 갈락토사민, 글루코사민, 메글루민, 및 페로사민으로부터 선택된 아미노 당으로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위; iv) 1-5-아하이드로글루시톨, 클라디노스, 콜리토스, 2-데옥시-D-글루코스, 3-데옥시글루카손, 데옥시리보스, 다이데옥시뉴클레오타이드, 디기탈로스, 플루데오옥시글루코스, 사르멘토스, 및 술포퀴노보스로부터 선택된 데옥시 당으로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위; v) 카스타노스페르민, 1-데옥시노지리마이신, 이미노당, 미글리톨, 미글루스타트, 및 스와인소닌으로부터 선택된 이미노 당으로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위; N-아세틸뉴라민산, N-아세틸탈로삼누론산, 알다르산, 알돈산, 3-데옥시-D-만노-옥트-2-울손산, 글루쿠론산, 글루코스아미누론산, 글리세르산, N-글리콜릴뉴라민산, 이두론산, 이소사카린산, 판가민산, 시알산, 트레온산, 울손산, 우론산, 자일론산, 글루콘산, 아스코르브산, 케토데옥시옥트울손산, 갈락투론산, 갈락토사민우론산, 만누론산, 만노사민우론산,타타르산, 점액산, 사카르산, 락트산, 옥살산, 석신산, 헥산산, 푸마르산, 말레산, 부티르산, 시트르산, 글루코사민산, 말산, 숙시남산, 세박산, 및 카프르산으로부터 선택된 당산으로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위; vi) 폼산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 아이소부티르산, 발레르산, 및 아이소발레르산으로부터 선택된 단쇄 지방산으로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위; 및 vii) 메탄올, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 에리트리톨, 트레이톨, 아라비톨, 리비톨, 자일리톨, 만니톨, 소르비톨, 갈락티톨, 이디톨, 볼레미톨, 푸시톨, 이노시톨, 말토트리톨, 말토테트라이톨, 및 폴리글리시톨로부터 선택된 당 알코올로부터 선택된 1종 이상의 글리칸 단위의 혼합물을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 염 형태(예를 들어, 약제학적으로 허용 가능한 염 형태), 예컨대, 예를 들어, 하이드로클로레이트, 하이드로아이오데이트, 하이드로브로메이트, 포스페이트, 설페이트, 메탄설페이트, 아세테이트, 폼에이트, 타르트레이트, 말레이트, 시트레이트, 석시네이트, 락테이트, 글루코네이트, 피루베이트, 푸마레이트, 프로피오네이트, 아스파테이트, 글루타메이트, 벤조에이트, 아스코르베이트 염으로 존재하는 글리칸 단위 또는 복수의 글리칸 단위를 포함한다.
예시적인 글리칸은 단량체가 구성하는 물질의 백분율을 반영하는 백분위 수가 뒤에 기재된 단량체 당 성분을 나타내는 3-자리 코드에 의해서 기술된다. 따라서, 'glu100'은 100% D-글루코스(글리칸 단위) 입력물로부터 생성된 글리칸으로 간주되고, 'glu50gal50'은 50% D-글루코스 및 50% D-갈락토스(글리칸 단위) 입력물로부터, 또는 대안적으로는 락토스 이량체(글리칸)으로부터 생성된 글리칸으로 간주된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, xyl = D-자일로스; ara = L-아라비노스; gal = D-갈락토스; glu = D-글루코스; rha = L-람노스; fuc = L-푸코스; man = D-만노스; sor = D-소르비톨; gly = D-글리세롤; neu = NAc-뉴라민산이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 상기 i) 내지 vii)로부터 선택된 하나의 글리칸 단위 A를 포함하고, 여기서 글리칸 단위 A는 100%의 글리칸 단위 입력물을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 호모-글리칸 xyl100, rha100, ara100, gal100, glu100, 및 man100으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 호모-글리칸 fuc100 및 fru100으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 상기 i) 내지 vii)로부터 독립적으로 선택된 2종의 글리칸 단위 A 및 B의 혼합물을 포함하며, 여기서 A 및 B는 동일하거나 상이한 기 i) 내지 vii)로부터 선택될 수 있고, 여기서 A 및 B는 임의의 목적하는 비(예를 들어, 어디에서든 1 내지 99%의 A 및 99 내지 1%의 B, 100% 초과하지 않음)에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 헤테로-글리칸 ara50gal50, xyl75gal25, ara80xyl20, ara60xyl40, ara50xyl50, glu80man20, glu60man40, man60glu40, man80glu20, gal75xyl25, glu50gal50, man62glu38, 및 혼성 글리칸s glu90sor10 및 glu90gly10으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 상기 i) 내지 vii)로부터 독립적으로 선택된 3종의 글리칸 단위 A, B 및 C의 혼합물을 포함하며, 여기서 A, B 및 C는 동일하거나 상이한 기 i) 내지 vii)로부터 선택될 수 있고, 여기서 A, B 및 C는 임의의 목적하는 비(예를 들어, 1 내지 99%의 A, 1 내지 99%의 B, 1 내지 99%의 C, 100% 초과하지 않음)에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 헤테로-글리칸 xyl75glu12gal12, xyl33glu33gal33, glu33gal33fuc33, man52glu29gal19, 및 혼성 글리칸 glu33gal33neu33으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 상기 i) 내지 vii)로부터 독립적으로 선택된 4종의 글리칸 단위 A, B, C 및 D의 혼합물을 포함하고, 여기서 A, B, C 및 D는 동일하거나 상이한 기 i) 내지 vii)로부터 선택될 수 있고, 여기서 A, B, C 및 D는 임의의 목적하는 비(예를 들어, 1 내지 99%의 A, 1 내지 99%의 B, 1 내지 99%의 C, 1 내지 99%의 D, 100% 초과하지 않음)에서 선택될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 상기 i) 내지 vii)로부터 독립적으로 선택된 5종의 글리칸 단위 A, B, C, D 및 E의 혼합물을 포함하고, 여기서 A, B, C, D 및 E는 동일하거나 상이한 기 i) 내지 vii)로부터 선택될 수 있고, 여기서 A, B, C, D 및 E는 임의의 목적하는 비(예를 들어, 1 내지 99%의 A, 1 내지 99%의 B, 1 내지 99%의 C, 1 내지 99%의 D, 1 내지 99%의 E, 100% 초과하지 않음)에서 선택될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 적어도 1종의 글리칸 단위는 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 예를 들어 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:12, 1:14, 1:16, 1:18, 1:20, 1:25, 1:30, 1:35, 1:40, 1:45, 1:50, 1:55, 1:60, 1:65, 1:70, 1:75, 1:80, 1:85, 1:90, 또는 1:100 또는 반대의 비의 2종의 상이한 글리칸 단위의 목적하는 혼합물, 예컨대 예를 들어, 글루코스와 갈락토스의 혼합물, 글루코스와 아라비노스의 혼합물, 글루코스와 만노스의 혼합물, 글루코스와 프룩토스의 혼합물, 글루코스와 자일로스의 혼합물, 글루코스와 푸코스의 혼합물, 글루코스와 람노스의 혼합물, 갈락토스와 아라비노스의 혼합물, 갈락토스와 만노스의 혼합물, 갈락토스와 프룩토스의 혼합물, 갈락토스와 자일로스의 혼합물, 갈락토스와 푸코스의 혼합물, 및 갈락토스와 람노스의 혼합물, 아라비노스와 만노스의 혼합물, 아라비노스와 프룩토스의 혼합물, 아라비노스와 자일로스의 혼합물, 아라비노스와 푸코스의 혼합물, 및 아라비노스와 람노스의 혼합물, 만노스와 프룩토스의 의 혼합물, 만노스와 자일로스의 혼합물, 만노스와 푸코스의 혼합물, 및 만노스와 람노스의 혼합물, 프룩토스와 자일로스의 혼합물, 프룩토스와 푸코스의 혼합물, 및 프룩토스와 람노스의 혼합물, 자일로스와 푸코스의 혼합물, 자일로스와 람노스의 혼합물, 및 푸코스와 람노스의 혼합물을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 예를 들어 1:1:1, 1:2:1, 1:3:1, 1:4:1, 1:5:1, 1:6:1, 1:7:1, 1:8:1, 1:9:1, 1:10:1, 1:12:1, 1:14:1, 1:16:1, 1:18:1, 1:20:1, 1:1:2, 1:2:2, 1:3:2, 1:4:2, 1:5:2, 1:6:2, 1:7:2, 1:8:2, 1:9:2, 1:10:2, 1:1:3, 1:2:3, 1:3:3, 1:4:3, 1:5:3, 1:6:3, 1:7:3, 1:8:3, 1:9:3, 1:10:3, 1:1:4, 1:2:4, 1:3:4, 1:4:4, 1:5:4, 1:6:4, 1:7:4, 1:8:4, 1:9:4, 1:10:4, 1:1:5, 1:2:5, 1:3:5, 1:4:5, 1:5:5, 1:6:5, 1:7:5, 1:8:5, 1:9:5, 1:10:5 등의 비의, 3종의 상이한 단당류 글리칸 단위의 목적하는 혼합물, 예컨대 예를 들어 글루코스-함유 글리칸-치료 제제의 경우, 글루코스, 갈락토스 및 아라비노스의 혼합물; ;글루코스, 갈락토스 및 만노스의 혼합물; 글루코스, 갈락토스 및 프룩토스의 혼합물; 글루코스, 갈락토스 및 자일로스의 혼합물; 글루코스, 갈락토스 및 푸코스의 혼합물, 글루코스, 갈락토스 및 람노스의 혼합물; 글루코스, 아라비노스, 및 만노스의 혼합물; 글루코스, 아라비노스 및 프룩토스의 혼합물; 글루코스, 아라비노스 및 자일로스의 혼합물; 글루코스, 아라비노스 및 푸코스의 혼합물; 글루코스, 아라비노스 및 람노스의 혼합물; 글루코스, 만노스 및 프룩토스의 혼합물; 글루코스, 만노스 및 자일로스의 혼합물; 글루코스, 만노스 및 푸코스의 혼합물; 글루코스, 만노스 및 람노스의 혼합물; 글루코스, 프룩토스 및 자일로스의 혼합물; 글루코스, 프룩토스 및 푸코스의 혼합물; 글루코스, 프룩토스 및 람노스의 혼합물; 글루코스, 푸코스 및 람노스의 혼합물을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 임의로 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 트라이오스(3) 테트로스(4), 펜토스(5), 헥소스(6), 또는 헵토스(7), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 실질적으로 전부의 다이오스(2) 단당류 단위를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 임의로 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 다이오스(2), 테트로스(4), 펜토스(5), 헥소스(6), 또는 헵토스(7), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 실질적으로 전부의 트라이오스(3) 단당류 단위를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 임의로 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 다이오스(2), 트라이오스(3), 펜토스(5), 헥소스(6), 또는 헵토스(7), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 실질적으로 전부의 테트로스(4) 단당류 단위를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 임의로 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 다이오스(2), 트라이오스(3) 테트로스(4), 헥소스(6), 또는 헵토스(7), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 실질적으로 전부의 펜토스(5) 단당류 단위를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 임의로 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 다이오스(2), 트라이오스(3) 테트로스(4), 펜토스(5), 또는 헵토스(7), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 실질적으로 전부의 헥소스(6) 단당류 단위를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 임의로 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 다이오스(2), 트라이오스(3) 테트로스(4), 펜토스(5), or 헥소스(6), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 실질적으로 전부의 헵토스(7) 단당류 단위를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제가 제공되는데, 여기서 적어도 1종의 글리칸 단위는 푸라노스 당이다. 일부 실시형태에서, 글리칸의 제제가 제공되는데, 여기서 적어도 1종의 글리칸 단위는 피라노스 당이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 푸라노스와 피라노스 당의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 제제에서 푸라노스:피라노스 당 비는 약 0.1:1, 0.2:1, 0.3:1, 0.4:1, 0.5:1, 0.6:1, 0.7:1, 0.8:1, 0.9:1, 1:1, 1.2:1, 1.5:1, 1.7:1, 2:1, 2.2:1, 2.5:1, 2.7:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 또는 약 10:1이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제(예를 들어 올리고당류 및 다당류)는 예를 들어 목적하는 비, 예컨대: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:12, 1:14, 1:16, 1:18, 1:20, 1:25, 1:30, 1:35, 1:40, 1:45, 1:50, 1:55, 1:60, 1:65, 1:70, 1:75, 1:80, 1:85, 1:90, 1:100, 1:150의 푸라노스 대 피라노스 또는 피라노스 대 푸라노스 비의 푸라노스와 피라노스 당의 목적하는 혼합물을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 임의로 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 또는 20%의 각각의 다른 당을 포함하는, 실질적으로 전부의 푸라노스 또는 피라노스 당을 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 실질적으로 전부의 피라노스 당 및 제제에서 푸라노스 형태의 약 0.1%, 02%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% 이하, 또는 5% 이하의 단량체 글리칸 단위를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제제에서 단량체 글리칸 단위의 3%, 2% 이하 또는 1% 이하는 푸라노스 형태이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 N-아세틸갈락토사민 또는 N-아세틸글루코사민을 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 글리칸의 제제는 시알산을 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 지질 및 지방산을 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 아미노산을 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 검출 가능한 반복 단위를 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 통계학적으로 유의한 양의 반복 단위를 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 반복 단위는 적어도 2, 3, 4, 5, 또는 적어도 6의 글리칸 단위의 DP를 갖는다. 예를 들어, 히알루로난은 2종의 글루코스 유도체, 글루쿠로네이트(글루쿠론산) 및 N-아세틸글루코사민으로 이루어진 반복 이당류 단위를 갖는 글리코스아미노글리칸이다. 글리코시드 연결은 베타 (1->3) 및 베타 (1->4)이다. 셀룰로스는 베타-연결에 의해서 함께 연결된 반복 글루코스 단위로 제조된 중합체이다. 반복 단위의 존재 및 양은, 예를 들어, 전체 가수분해(예를 들어, 글리칸 단위의 비율을 측정하기 위함), 메틸화 분석(예를 들어, 결합 유형의 분포를 측정하기 위함) 및 HSQC(예를 들어 알파-글리코시드 및 베타-글리코시드의 분포를 측정하기 위함)를 사용하여 측정될 수 있다. 유의성을 결정하기 위한 통계학적 방법은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
바람직한 경우, 글리칸의 단당류 또는 올리고당류 글리칸 단위는 추가로 치환 또는 유도체화되고, 예를 들어, 하이드록실 기는 에터화 또는 에스터화될 수 있다. 예를 들어, 글리칸(예를 들어 올리고당류 또는 다당류)은 개질된 당류 단위, 예컨대 2'-데옥시리보스(여기서 하이드록실 기가 제거됨), 2'-플루오로리보스(여기서 하이드록실 기가 플루오린으로 대체됨), 또는 글루코스(예를 들어, 2'-플루오로리보스, 데옥시리보스, 및 헥소스)의 질소-함유 형태인 N-아세틸글루코사민을 함유할 수 있다. 치환도(DS, 글리코실 단위 당 하이드록실 기의 평균 수)는 1, 2, 또는 3, 또는 또 다른 적합한 DS일 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위의 1%, 2%, 3%, 4% 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100%가 치환 또는 유도체화된다. 일부 실시형태에서, 치환도는 하위단위 사이에서 달라지는데, 예를 들어, 특정 백분율은 유도체화되지 않고, 1의 DS를 나타내거나, 2의 DS를 나타내거나, 또는 3의 DS를 나타낸다. 임의의 목적하는 혼합물이 생성될 수 있고, 예를 들어, 하위단위의 0 내지 99%가 유도체화되지 않고, 하위단위의 0 내지 99%가 1의 DS를 나타내고, 하위단위의 0 내지 99%가 2의 DS를 나타내고, 하위단위의 0 내지 99%가 3의 DS를 나타내고, 총 100%이다. 치환도는 글리코실 모이어티(몰 치환(molar substitution: MS))에 첨가된 치환기의 평균 몰 수를 조정함으로써 제어될 수 있다. 글리칸 올리고당류 또는 다당류 쇄의 길이를 따르는 치환기의 분포는 반응 조건, 시약 유형, 및 치환 정도를 조정함으로써 제어될 수 있다. 일부 실시형태에서, 단량체 하위단위는 아세테이트 에스터, 설페이트 하프-에스터, 포스페이트 에스터, 또는 피루빌 사이클릭 아세탈 기 중 하나 이상으로 치환된다.
집단에서 n의 중합도(DP)(본 명세서에서 DP(n)으로 표현됨)를 갖는 종의 몰 백분율은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 친숙한 굴절률(RI) 검출기 및 다양한 칼럼이 구비된 애질런트(Agilent) 1260 바이오이너트(BioInert) 시리즈 장비 상에서 이동상으로서 물을 사용하여 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의해서 측정된다. 칼럼은 관심 종을 최상으로 단리하는 HILIC, 금속 배위, 및 수성 크기-배제 크로마토그래피를 포함하지만 이에 제한되지 않는 화학 방법으로부터 선택된다. 몰% DP(n)는 하기 수학식에 의해서 결정된다:
% DP(n) = 100 * AUC [DP(n)] / AUC [DP(전체)],
식에서, AUC는 공지된 표준품에 대한 보정에 의해서 측정된 관심 종에 대한 곡선하 면적으로서 정의된다. 글리코시드 결합 이성질체의 몰 백분율(% 알파 및 %베타)은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 친숙한 다양한 2D 기술을 사용하여 핵자기 공명(NMR) 분광학에 의해서 측정된다. 알파-이성질체 및 베타-이성질체는, NMR 스펙트럼 상에서의 이의 별개의 이동에 의해서 구별될 수 있고, 몰 백분율은 하기 수학식에 의해서 결정된다:
글리코시드 결합의 % (글리코시드 이성질체 n) =
100 * AUC [이동 (이성질체 n)] / AUC [이동 (이성질체 알파 + 이성질체 베타)],
식에서, AUC는 목적하는 이성질체 n을 나타낸다고 공지된 특정 이동 값에서 곡선하 면적으로서 정의된다. 위치화학적 이성질체의 몰 백분율은 하기 수학식을 사용하여 유사한 방식으로 결정된다:
위치이성질체의 % (위치이성질체 n) = 100 * AUC [이동 (위치이성질체 n)] / AUC [이동 (모든 이성질체)].
올리고머 집단을 구성하는 단량체 당의 상대적인 백분율은, 예를 들어 올리고머 샘플의 전체적으로 산성 분해시키고, 그 후 아디톨 아세테이트로 전환시키고, 그 후 생성된 단량체의 기체 크로마토그래피(GC) 분석을 공지된 표준품의 GC에 대해서 비교함으로써 측정된다. 단량체(n)(여기서, n은 임의의 당일 수 있음)의 몰 백분율은 하기 수학식에 의해서 결정된다:
% (당 n) = 100 * AUC [당 n] / AUC [모든 단량체 당 전체].
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제의 용해도는, 예를 들어 충전물, 구조(예를 들어 DP, 분지화도), 및/또는 글리칸 단위의 유도체화를 선택함으로써 제어될 수 있다.
선형 쇄 내에 균일하게 연결된 하나의 유형의 당 단위로 이루어진 글리칸 치료제의 제제는, 글리칸이 20 내지 30의 중합도(DP)를 갖는 저분자량을 갖는 경우, 23℃에서 통상적으로 수 불용성이다. 글리칸 치료제의 용해도는 예를 들어, (1->6)-연결의 도입에 의해서 그리고 글리칸에서 글리코시드 결합을 변경함으로써 조정될 수 있다. C-5 내지 C-6 결합에 대한 회전에 의해서 제공된 추가 자유도가 더 높은 용해 엔트로피 값을 제공한다. 두 유형의 당 연결을 갖는 호모글리칸 또는 두유형의 당으로 구성된 헤테로글리칸은 일반적으로 균질 중합체보다 더 가용성이다. 선형 호모글리칸의 이온화가 예를 들어 겔의 것에 용해도를 부가할 수 있다. 용액의 점도는 보통 글리칸의 3차 구조에 좌우된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 고도로 분지화되고, 예를 들어 적어도 0.01, 0.05, 또는 0.1의 평균 DB를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 0.1 내지 0.2의 평균 DB를 갖는다. 분지형 올리고당류를 포함하는 글리칸 치료 제제는 고도로 가용성이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 23℃에서 명백하게 고형화 또는 결정화되지 않으면서, 적어도 55브릭스, 65브릭스, 60브릭스, 65브릭스, 70브릭스, 75브릭스, 80브릭스, 또는 적어도 85브릭스(최종 용해도 한계)로 농축될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 23℃에서 명백하게 고형화 또는 결정화되지 않으면서 적어도 약 0.5g/㎖, 1g/㎖, 1.5g/㎖, 2g/㎖, 2.5g/㎖, 3g/㎖, 3.5g/㎖ 또는 적어도 4g/㎖(최종 용해도 한계)로 농축된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제(예를 들어 올리고당)는 분지형이고, 예를 들어 적어도 0.01, 0.05, 또는 0.1의 평균 DB를 갖고, 23℃에서 적어도 약 70브릭스, 75브릭스, 80브릭스, 또는 적어도 약 85브릭스의 최종 수 중 용해도를 갖고, 적어도 약 1g/㎖, 2g/㎖ 또는 적어도 약 3g/㎖이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 탈이온수, 또는 적합한 완충액, 예컨대, 예를 들어 인산염-완충 염수, pH 7.4 또는 유사한 생리학적 pH) 중에서 20℃에서 적어도 0.001g/L, 0.005g/L, 0.01g/L, 0.05g/L, 0.1g/L, 0.2g/L, 0.3g/L, 0.4g/L, 0.5g/L, 0.6g/L, 0.7g/L, 0.8g/L, 0.9g/L, 1g/L, 5g/L, 10g/L, 20g/L, 30g/L, 40g/L, 50g/L, 100g/L, 200g/L, 300g/L, 400g/L, 500g/L, 600g/L, 700g/L, 800g/L, 900g/L, 1000g/L의 최종 용해도 한계를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 탈이온수, 또는 적합한 완충액, 예컨대, 예를 들어 인산염-완충 염수, pH 7.4 또는 유사한 생리학적 pH) 중에서 20℃에서 0.001g/L, 0.005g/L, 0.01g/L, 0.05g/L, 0.1g/L, 0.2g/L, 0.3g/L, 0.4g/L, 0.5g/L, 0.6g/L, 0.7g/L, 0.8g/L, 0.9g/L, 1g/L, 5g/L, 10g/L, 20g/L, 30g/L, 40g/L, 50g/L, 100g/L, 200g/L, 300g/L, 400g/L, 500g/L, 600g/L, 700g/L, 800g/L, 900g/L, 1000g/L보다 높은 농도에서 침전이 관찰되지 않으면서 50% 초과, 60% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 95% 초과, 96% 초과, 97% 초과, 98% 초과, 99% 초과, 또는 99.5% 초과로 가용성이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 목적하는 정도의 단맛을 갖는다. 예를 들어, 수크로스(설탕)는 달콤한 물질의 원형이다. 용액 중의 수크로스는 순위 1의 단맛 지각을 갖고, 다른 물질은 이것에 비교된다(예를 들어, 프룩토스는 수크로스의 단맛의 1.7배임). 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제의 단맛은수크로스에 비교하여 0.1 내지 500,000 범위이다. 일부 실시형태에서, 상대적인 단맛은 수크로스(수크로스 1로서 점수매김)에 비교하여 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 25000, 50000, 75000, 100000, 150000, 200000, 250000, 300000, 350000, 40000, 450000, 500000, 또는 500,000 초과이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 약간 달콤하거나, 달콤하고, 쓴맛 둘 다이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제, 예를 들어 실질적으로 DP2+ 또는 DP3+인(예를 들어, DP2+ 또는 DP3+의 적어도 80%, 90%, 또는 적어도 95%, 또는 분별된 제제) 제제는 실질적으로 달콤한 것으로서 감지될 수 없고, 상대적인 단맛은 수크로스(수크로스 1로서 점수매김)에 비교하여 약 0, 0.0001, 0.001, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 또는 약 0.8이다.
글리칸 치료 제제의 식별 및 특징분석
바람직한 경우, 글리칸 치료 제제는 특징분석될 수 있다. 예를 들어, 건강 증진 박테리아의 성장을 증가시키거나 미생물 병원균의 성장을 억압시킨다고 시험관내 또는 생체내 검정법으로 식별된 글리칸 치료제의 제제는 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법에 의해서 그리고 본 명세서에 기술된 방법에 의해서 추가로 특징분석될 수 있다. 적합한 방법은 실시예에 추가로 기술되어 있다.
글리칸 치료 제제의 경우, 단량체 빌딩 블록(예를 들어 단당류 또는 글리칸 단위 조성물), 측쇄의 애노머 배위, 치환기의 존재 및 위치, 중합도/분자량 및 연결 패턴은 관련 기술 분야에 공지된 표준 방법, 예컨대 예를 들어, 메틸화 분석, 환원성 절단, 가수분해, GC-MS(기체 크로마토그래피-질량 분광분석법), MALDI-MS (기질-보조 레이저 탈착(Matrix-assisted laser desorption)/이온화-질량 분광분석법), ESI-MS(전자분무 이온화- 질량 분광분석법), HPLC(자외선 또는 굴절률 검출이 구비된 고-성능 액체 크로마토그래피), HPAEC-PAD(펄스트 전류적정법 검출이 구비된 고-성능 음이온-교환 크로마토그래피), CE(모세관 전기이동), IR(적외선)/라만 분광학, 및 NMR(핵자기 공명) 분광학 기술에 의해서 식별될 수 있다. 결정질 컨시스턴시(consistency)의 중합체의 경우, 결정 구조는 예를 들어, 고체 상태 NMR, FT-IR(푸리에(Fourier) 변환 적외선 분광학), 및 WAXS(광각 X선 산란)를 사용하여 해석될 수 있다. DP, DP 분포, 및 다분산도는 예를 들어, 점도계법 및 SEC(SEC-HPLC, 고성능 크기-배제 크로마토그래피)에 의해서 측정될 수 있다. 이질(alien)기, 단부기 및 치환기는 예를 들어, 표지화, 수성 분석학, MALDI-MS, FT-IR, 및 NMR과 함께 SEC를 사용하여 식별될 수 있다. 글리칸 방법, 예컨대, 예를 들어, 산-촉매화 가수분해, HPLC(고성능 액체 크로마토그래피) 또는 GLC(기체-액체 크로마토그래피)(알디톨 아세테이트로의 전환 후)의 단량체 성분이 사용될 수 있다. 글리칸에 존재하는 연결을 측정하기 위해서, 일례에서, 다당류를 DMSO 중에서 메틸 아이오다이드 및 강 염기로 메틸화시키고, 가수분해를 수행하고, 부분적으로 메틸화된 알디톨로의 환원을 달성하고, 메틸화된 알디톨 아세테이트로의 아세틸화를 수행하고, GLC/MS(질량 분광분석법과 커플링된 기체-액체 크로마토그래피)에 의해서 분석을 수행한다. 일부 실시형태에서, 다당류 서열을 결정하기 위해서, 산 또는 효소를 사용하여 부분적인 해중합(depolymerization)을 수행하여 구조를 결정한다. 다당류의 가능한 구조를 가수분해 올리고머의 것과 비교하고, 가능한 구조 중 어느 것이 올리고머를 생성할 수 있는지를 결정한다. 애노머 배위를 식별하기 위해서, 일례에서, 온전한 다당류 또는 올리고당류의 제제를 효소 분석에 적용하고, 예를 들어, 이것을 특정 유형의 연결에 특이적인 효소, 예를 들어, β-갈락토시다제, 또는 α-글루코시다제 등과 접촉시키고, NMR을 사용하여 생성물을 분석할 수 있다.
예를 들어, 중합도(DP)의 분포(또는 평균 중합도)는 예를 들어, 문헌[Goemez et al. (Purification, Characterization, and Prebiotic Properties of Pectic Oligosaccharides from Orange Peel Wastes, J Agric Food Chem, 2014, 62:9769)]에 기술된 바와 같은 7.8x300mm 바이오라드(BioRad) 아미넥스 HPX-42A 칼럼(또는 유사한 것) 및 RI 검출기가 장치된 애질런트 1260 바이오퓨어(BioPure) HPLC(또는 유사한 것) 상에 예를 들어, 10 내지 100㎎/㎖의 농도를 갖는 샘플을 주입함으로써 측정될 수 있다. 대안적으로, 농도를 갖는 샘플을 예를 들어, 문헌[Holck et al., (Feruloylated and nonferuloylated arabino-oligosaccharides from sugar beet pectin selectively stimulate the growth of bifidobacterium spp. in human fecal in vitro fermentations, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59(12), 6511-6519]에 기술된 바와 같은 4x250mm 디오넥스 카보팩(CarboPac) PA1 칼럼(또는 유사한 것) 및 PAD 검출기가 구비된 디오넥스(Dionex)ICS5000 HPLC(또는 유사한 것)에 주입할 수 있다. 올리고머의 표준품 용액에 대해서 비교된 생성된 스펙트럼의 적분은 평균 DP의 측정을 가능하게 한다.
분자량의 분포를 예를 들어, MALDI 질량 분광분석법에 의해서 측정할 수 있다. 올리고당류 농도를 메틀러-톨레이도(Mettler-Toledo) 당 굴절계(또는 유사한 것)를 사용하여 측정할 수 있고, 최종 값을 단량체와 올리고머 간의 굴절률 차이를 고려하여 표준화 곡선에 대해서 조정한다.
글리코시드 위치화학의 분포는 예를 들어, 표준품 펄스 시퀀스 및 브루커(Bruker) 500MHz 분광계를 사용한 COSY, HMBC, HSQC, DEPT, 및 TOCSY 분석법을 비롯한 다양한 2D-NMR 기술에 의해서 특징분석될 수 있다. 피크는 공지된 위치화학을 갖는 자연 발생 다당류의 스펙트럼에 대한 상관에 의해서 배정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 샘플의 상대적인 피크 배정은 샘플의 농도 및 순도, 용매(예를 들어, 동위원소 표지된 용매)의 특질 및 품질, 및 사용된 펄스 시퀀스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 인자에 좌우된다. 이와 같이, 실시형태에서, 예를 들어, 글루코스를 포함하는 글리칸의 상대적인 피크 배정은, NMR 스펙트럼이 상기 인자로 인해서 유사한 조건에서 수득되는 경우, 달라질 수 있다(예를 들어, 약 0.01ppm, 약 0.02ppm, 또는 약 0.05ppm). 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 이러한 예에서, 용어 "상응하는 피크" 또는 "상응하는 피크들"은 동일한 샘플와 연관되지만, 예를 들어 샘플의 농도 및 품질, 동위원소 표지된 용매의 품질 및 사용된 펄스 시퀀스를 비롯한 인자로 인해서 (예를 들어, 약 0.01ppm, 약 0.02ppm, 또는 약 0.05ppm) 달라지는 NMR 피크를 지칭한다.
올리고머의 단량체 조성물은, 예를 들어 알고 있는 양의 올리고머를 승온에서 강산 중에 용해시키고, 전체 가수분해에 충분한 시간이 주어지게 하는, 완전한 가수분해에 의해서 측정될 수 있다. 이어서, 개별 단량체의 농도를 본 명세서에 기술되고, 관련 기술 분야에 공지된 HPLC 또는 GC 방법에 의해서 측정하여 홀크(Holck) 등의 문헌에서와 같이 상대적인 존재비 측정을 달성할 수 있다. 절대적인 양은 HPLC 샘플을 알고 있는 양의 선택된 검출기 활성 표준품과 스파이킹하여 중요한 신호 중 임의의 것과 중첩하는 것을 예방함으로써 측정될 수 있다.
임의의 주어진 집단에서 평균 분지화도는 예를 들어, 문헌[Hakomori (J. Biochem. (Tokyo), 1964, 55, 205)]에 설립된 메틸화 분석 방법에 의해서 측정될 수 있다. 이들 데이터를 사용하면, 전체 가수분해, 평균 DP, 밑 메틸화 분석법으로부터의 데이터를 조합하고, DEPT NMR 스펙트럼에 대해서 그들을 비교함으로써 잠재적인 반복 단위의 식별이 설립될 수 있다. 이들 데이터에 대한 애노머 탄소 신호의 수의 상관관계는, 규칙적인 반복 단위가 예를 들어 문헌[Harding, et al. (Carbohydr. Res. 2005, 340, 1107]에 예증된 바와 같이 수집 데이터를 충족시킬 것이 요구되는지를 나타낸다.
글리칸 치료제의 제제(예를 들어 단당류 또는 이당류 글리칸 단위, 예컨대 글루코스, 갈락토스, 푸코스, 자일로스, 아라비노스, 람노스, 및 만노스를 포함하는 것)는 하기 파라미터 중 1, 2, 3, 또는 4개를 사용하여 식별될 수 있다: a) 각각 상이한 글리코시드 결합 유형을 나타내는 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 그 초과(예를 들어 적어도 4 또는 5)의 진단성 애노머 NMR 피크의 존재, b) 약 0.8 대 1 내지 약 5 대 1(예를 들어 약 1:1 내지 4:1, 일반적으로 알파 결합 유형 선호)의 알파-대 베타-결합 비, c) 1,2-; 1,3-; 1,4-; 및 1,6-치환된 목록으로부터의 적어도 2 또는 적어도 3개의 상이한 글리코시드 위치화학 및 1,2,3-; 1,2,4-; 1,2,6-; 1,3,4-; 1,3,6-; 및 1,4,6-치환된 목록으로부터의 적어도 2 또는 적어도 3개의 상이한 글리코시드 위치화학, 및 d) 개별 종의 적어도 50%, 60%, 70% 또는 적어도 80%가 적어도 2, 적어도 3, 3 내지 30 또는 5 내지 25의 DP를 갖는 DP 분포. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 자연 발생 올리고당과 상이한 독특한 구조 부류를 나타낸다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 자연 발생 올리고당의 제제와 상이한 신규 평균 특성(예를 들어, DP, DB, 알파:베타 글리코시드 결합 비)을 갖는다. 이들 구조적 특징은 본 명세서에 기술된 방법에 의해서 정량화될 수 있다. 본 명세서에 기술된 글리칸 치료 제제는 하기 특징 중 적어도 하나, 2, 3, 4, 또는 적어도 5개를 갖는다:
(i) 정량 질량 분광분석법 측정, SEC-HPLC, IAC-HPLC, 또는 IEC-HPLC에 의해서 식별될 수 있는 예를 들어, 약 DP3 내지 약 DP30 또는 약 DP5 내지 약 DP25 범위의 분자량 분포;
(ii) 알파 글리코시드 및 베타 글리코시드로부터의 신호의 명확한 구별 또는 정량을 가능하게 하는 HSQC 펄스 시퀀스를 비롯한 다양한 NMR 기술에 의해서 식별될 수 있는 0.8:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 내지 5:1(일반적으로 알파 위치화학이 선호됨) 범위의, 결합 비를 갖는, 알파 결합 및 베타 결합 둘 모두의 유의한 비율. 일부 실시형태의 글리칸 치료 제제에서 관찰된 비의 알파-글리코시드 결합 및 베타-글리코시드 결합(시험된 단일 및 다중-당 글리칸 전체에서의 알파 결합 및 베타 결합 둘 모두의 많은 비율의 존재를 나타내는 표 6 참고)은 일반적으로 주요한 하나의 글리코시드 위치화학을 선호하고, 임의로 상반되는 위치화학을 단지 비교적 작은 비율로 포함하는 자연 발생 올리고당류 또는 다당류의 제제와 상이하다;
(iii) 지문 NMR 공정 또는 하코모리(Hakomori) 등에 의해서 개발된 과메틸화 분지화 식별에 의해서 식별될 수 있는 적어도 하나, 2, 3 또는 4개의 글리코시드 위치화학의 존재. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1,2-; 1,3-; 1,4-, 및1,6-글리코시드 결합 유형 중 1, 2, 3 또는 4개를 적어도 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 또는 적어도 10% 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1,2-; 1,3-; 1,4-, 및 1,6-글리코시드 결합 유형 중 2개를 적어도 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 또는 적어도 10% 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1,2-; 1,3-; 1,4-, 및 1,6-글리코시드 결합 유형 중 3개를 적어도 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 또는 적어도 10% 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1,2-; 1,3-; 1,4-, 및 1,6-글리코시드 결합 유형 중 4개 전부를 적어도 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 또는 적어도 10% 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 추가로 적어도 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% 또는 적어도 5%의 분지형 결합 유형을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1,3,6-; 1,4,6-; 또는 1,2,4-글리코시드를 포함하지만 이에 제한되지 않는 적어도 하나, 2개, 또는 적어도 3개의 분지형 결합 유형을 적어도 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% 또는 적어도 5% 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1,3,6-; 1,4,6-; 또는 1,2,4-글리코시드 중 적어도 2개 분지형 결합 유형을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 1,3,6-; 1,4,6-; or 1,2,4-글리코시드 중 3개의 분지형 결합 유형을 적어도 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4% 또는 적어도 5% 포함한다. 주어진 위치 X에서 하이드록실기를 갖지 않는 당은 1,X-결합 유형을 갖지 않을 것이고, 예를 들어 푸코스(6-데하이드록시-갈락토스)는 1,6-글리코시드 결합을 갖지 않을 것이지만, 1,2-; 1,3-; 및 1,4-글리코시드 결합을 가질 것이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 적어도 0.1%, 02%, 0.5%, 1%, 2%, 또는 적어도 3%의 푸라노스 형태의 단량체 글리칸 단위를 포함한다. 일부 실시형태의 글리칸 치료 제제에서 상당한 수의 글리코시드 위치화학 및 분지화의 존재(3종의 예시적인 글리칸에 대해서 도 4 참고)는 일반적으로 특정 결합 구조를 선호하는 자연 발생 올리고당류 또는 다당류의 제제와 상이하다. 이들 위치화학 모두가 자연 공급원의 올리고당류에서 일어난다고 공지되어 있지만, 자연 공급된 올리고당류의 제제는 일부 실시형태의 글리칸 치료 제제에 의해서 나타나는 위치화학의 수 및 복잡성을 포함하지 않는다.
(iv) 위치화학 및 입체화학의 모든 가능한 조합의 적어도 50%, 60%, 70%, 80% 또는 적어도 90%를 나타내는 글리코시드 결합의 분포. 개별적으로, 위치화학 분포는 분지화 분석에 의해서 측정될 수 있고, 입체화학 분포는 NMR에 의해서 측정될 수 있다. HSQC-NMR. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 위치화학 및 입체화학 둘 모두의 배수 조합과 연관된 애노머 영역에서의 피크의 다양성을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 알파-1,2-; 알파-1,3-; 알파-1,4-; 및 알파-1,6-글리코시드 중 적어도 2개 또는 적어도 3개 및 베타-1,2-; 베타-1,3-; 베타-1,4-; 및 베타-1,6-글리코시드 중 적어도 2개, 또는 적어도 3개를 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 알파-1,2-; 알파-1,3-; 알파-1,4-; 및 알파-1,6-글리코시드 중 4개 모두 및 베타-1,2-; 베타-1,3-; 베타-1,4-; 및 베타-1,6-글리코시드 중 4개 모두를 포함한다. 예로서, glu100 제제의 HSQC는 제제가 알파-1,2-; 알파-1,3-; 알파-1,4-; 및 알파-1,6-글리코시드 모두, 뿐만 아니라 베타-1,2-; 베타-1,3-; 베타-1,4-; 및 베타-1,6-글리코시드 모두를 함유한다는 것을 나타낸다. 주어진 위치 X에서 하이드록실 기를 갖지 않는 당은 1,X-결합 유형을 갖지 않을 것이고, 예를 들어 푸코스(6-데하이드록시-갈락토스)는 1,6-글리코시드 결합을 갖지 않을 것이지만, 1,2-; 1,3-; 및 1,4-글리코시드 결합을 가질 것이다;
(v) HSQC 펄스 시퀀스의 상가적 본성의 결과인 독특한 HSQC "지문". 임의의 주어진 글리칸의 경우, HSQC 스펙트럼은 특정 위치화학 및 입체화학 결합 배열에 독특한 피크의 식별을 가능하게 한다. 예를 들어, 도 5는 이들 피크를 사용하여 특정 글리코시드 위치화학 및 입체 화학을 식별하는 방법을 보여주는 glu100 제제의 스펙트럼의 부분적인 배정을 나타낸다. 글리칸 내의 성분 글리칸 단위(예를 들어 당)는 HSQC 펄스 시퀀스에서 스핀-단리를 나타내고, 다수의 당으로 이루어진 임의의 글리칸의 HSQC 스펙트럼은 이의 개별 당의 피크의 합이다. 글리칸 단위 구성성분(예를 들어 단량체)은 이의 성분 글리칸 단위(예를 들어 당) 각각에 대해서 표 7에 열거된 4, 5, 6 또는 그 초과의 피크를 나타낸 HSQC 스펙트럼에 의해서 식별될 수 있다. 도 3a 내지 3c의 스펙트럼은 glu100, gal100, 및 glu50gal50의 제제의 스펙트럼을 비교함으로써 이를 예시한다.
약제학적 조성물, 의료 식품, 및 단위 투여 형태
본 명세서에는 또한 본 명세서에 기술된 제제의 특징(상기 기준 (i) 내지 (v) 포함) 중 하나 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상을 충족하는 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물의 제조 방법이 제공된다. 특히, 방법은 글리칸 치료 제제를 제공하는 단계, 및 예를 들어, i) 중합도(DP), ii) 평균 분지화도(DB, 잔기 당 분지화 지점), iii) 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비, iv) 글리칸 단위의 특질, 및 v) 글리칸 단위의 비를 비롯한, 제제의 하나 이상, 2개 이상, 또는 3개 이상의 특징분석을 위한 값(들)을 획득하는 단계; 및 제제의 목적하는 기준 또는 미리 결정된 기준이 목적하는 편차 범위 내에서 충족하면 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.
글리칸 치료 제제를 약제학적 조성물, 의료 식품 또는 식이 보충제로 제형화하는 방법은 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 하기 단계 중 하나 이상, 2개 이상, 3개 이상, 또는 4개 이상을 포함한다: (i) 제제를 약물 제품으로 제형화하는 단계, (ii) 제제를 패키징하는 단계, (iii) 패키징된 제제를 레이블링하는 단계, 및 (iv) 패키징 및 레이블링된 제제를 판매용으로 판매 또는 제공하는 단계. 글리칸 치료 제제를 약물 제품으로 제형화하는 단계는 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 하기 단계 중 하나 이상, 2개 이상, 3개 이상, 또는 4개 이상을 포함한다: (i) 제제로부터 원치않는 구성성분을 제거하는 단계, (ii) 제제의 부피를 감소시키는 단계, (iii) 제제를 멸균하는 단계, (iv) 제제를 약제학적으로 허용 가능한 부형제 또는 담체와 혼합하는 단계, v) 제제를 제2 약물 또는 약제학적 작용제와 혼합하는 단계, (vi) 제제를 적합한 컨시스턴시, 예컨대, 예를 들어, 수 희석된 용액, 시럽 또는 고체로 제형화하는 단계, vii) 제제를 적합한 투여 형태, 예를 들어 정제, 환제 또는 캡슐로 제형화하는 단계.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제는 추가로 가공되어 글리칸 치료 시럽 또는 분말을 제조한다. 예를 들어, 일 변형에서, 글리칸 치료 제제를 농축하여 시럽을 형성한다. 용액을 농축하기 위해서 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 방법을 사용할 수 있고, 예컨대 진공 증발기를 사용할 수 있다. 또 다른 변형에서, 글리칸 치료 제제를 분무 건조하여 분말을 형성한다. 용액을 분무 건조하여 분말을 형성하기 위한 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 방법을 사용할 수 있다.
본 명세서에는 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물, 의료 식품 및 식이 보충제가 제공된다. 임의로, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물, 의료 식품 및 식이 보충제는 제2 작용제, 예를 들어, 프리바이오틱 물질 및/또는 프로바이오틱 박테리아를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 미량 영양소를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 프리바이오틱 물질을 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 프로바이오틱 박테리아를 함유하지 않는다. 추가로, 임의로, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 희석제, 결합제, 붕괴제, 분산제, 윤활제, 활택제, 안정화제, 계면활성제, 착향료, 및 착색제를 비롯한 1종 이상의 부형제 또는 담체를 포함한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물 또는 의료 식품 및 식이 보충제는 glu100, ara100, xyl100, gal100,glu50gal50, gal75xyl25, ara50gal50, man62glu38, ara50xyl50, man52glu29gal19, 또는 glu33gal33fuc33의 글리칸 치료 제제를 포함한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물 또는 의료 식품 및 식이 보충제는 glu100, ara100, xyl100, glu50gal50, man52glu29gal19, or glu33gal33fuc33의 글리칸 치료 제제를 포함한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물 또는 의료 식품 및 식이 보충제는 glu100 및 man52glu29gal19의 글리칸 치료 제제를 포함한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제(및 이를 포함하는 키트)는 1종 이상 미량 영양소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 미량 영양소는 미량 무기물, 콜린, 비타민, 및 폴리페놀로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 미량 영양소는 미량 금속이다. 미량 영양소로서 적합한 미량 무기물은 붕소, 코발트, 크로뮴, 칼슘, 구리, 플루오라이드, 아이오딘, 철, 마그네슘, 망간, 몰리브데넘, 셀레늄 및 아연을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시형태에서, 미량 영양소는 비타민이다. 미량 영양소로서 적합한 비타민은 비타민 B 복합체, 비타민 B1(티아민), 비타민 B2(리보플라빈), 비타민 B3(니아신), 비타민 B5(판토텐산), 비타민 B6 족(피리독신, 피리독살, 피리독사민), 비타민 B7(비오틴), 비타민 B8(에르가델산(ergadenylic acid)), 비타민 B9(엽산), 비타민 B12(시아노코발라민), 콜린, 비타민 A(레티놀), 비타민 C(아스코르브산), 비타민 D, 비타민 E(토코페롤), 비타민 K, 카로테노이드(알파 카로텐, 베타 카로텐, 크립토잔틴, 루테인, 라이코펜) 및 제아산틴을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시형태에서, 미량 영양소는 폴리페놀이다. 폴리페놀은 하나 이상 하이드록실기를 갖는 적어도 하나의 방향족 고리를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 화합물 또는 분자이다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 합성 폴리페놀 또는 자연 발생 폴리페놀이다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 자연 발생 폴리페놀이고, 식물 공급원 물질로부터 유래된다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 플라보노이드 또는 카테킨이다. 일부 실시형태에서, 플라보노이드 또는 카테킨은 안토시아닌, 칼콘, 다이하이드로칼콘, 다이하이드로플라보놀, 플라바놀, 플라바논, 플라본, 플라보놀 및 아이소플라보노이드로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 리그난이다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 알킬메톡시페놀, 알킬페놀, 커큐미노이드, 푸라노쿠마린, 하이드록시벤즈알데하이드, 하이드록시벤조케톤, 하이드록시신남알데하이드, 하이드록시쿠마린, 하이드록시페닐프로펜, 메톡시페놀, 나프토퀴논, 페놀 터펜, 및 티로솔로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 탄닌 또는 탄닌산이다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 하이드록시벤조산, 하이드록시신남산, 하이드록시페닐아세트산, 하이드록시페닐프로판산, 및 하이드록시페닐펜탄산으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 스틸벤이다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 표 5에 열거된 폴리페놀 중 임의의 하나이다.
추가로, 바람직한 경우, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 치료 활성제, 프리바이오틱 물질 및/또는 프로바이오틱 박테리아를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 또한, 치료 활성제, 프리바이오틱 물질 및/또는 프로바이오틱 박테리아는 글리칸 치료제의 약제학적 조성물 또는 의료 식품 또는 식이 보충제의 일부(예를 들어, 공동-제형)가 아니라 별도로(예를 들어 글리칸 치료제 투여와 동시에 또는 글리칸 치료제 투여 후에) 투여될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제를 포함하는 약제학적 조성물 또는 의료 식품 또는 식이 보충제는 추천되거나 또는 처방된 식이, 예를 들어 프로바이오틱 및/또는 프리바이오틱-함유 식품이 풍부한 식이와 조합하여 투여될 수 있고, 예컨대, 그것은 의사 또는 다른 헬쓰케어 전문가에 의해서 결정될 수 있다. 치료 활성제, 프리바이오틱 물질 및/또는 프로바이오틱 박테리아는 대상체의 소화관 마이크로바이옴(microbiome)을 조절하기 위해서 투여될 수 있다. 일부 실시형태에서, (예를 들어 미생물의 수 또는 강도, 게놈 또는 기능 이동에 대한) 조합 효과는 상가적이다. 다른 실시형태에서, (예를 들어 미생물의 수 또는 강도, 게놈 또는 기능 이동에 대한) 조합 효과는 상승작용적이다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 프리바이오틱 물질 또는 이의 제제를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 프리바이오틱스는 본 명세서에 기술된 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 또는 의료 식품 또는 식이 보충제를 수용하는 대상체에게 투여될 수 있다. 프리바이오틱스는 소모되는 경우 소화관에서 토착 박테리아의 제한된 수의 선호되는 성장 또는 활성을 선택적으로 자극함으로써 숙주에 대해서 유익한 생리학적 효과를 제공할 수 있는 비-소화율 물질이다(Gibson G R, Roberfroid M B. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr. 1995 June; 125(6):1401-12.). 프리바이오틱, 예컨대 식이 섬유 또는 프리바이오틱 올리고당(예를 들어 결정질 셀룰로스, 밀 브랜(wheat bran), 오트 브랜, 옥수수 섬유, 콩 섬유, 비트 섬유 등)은 발효 가능한 탄수화물 용량을 박테리아에 제공함으로써 소화관에서 프로바이오틱 및/또는 공생 박테리아의 성장을 추가로 촉진시키고, 위장관에서 이들 미생물 집단(예를 들어 유산균 및 비피도박테리움)의 수준을 추가로 증가시킬 수 있다.
프리바이오틱스는 각종 갈락탄 및 탄수화물계 검, 예컨대 금불초(psyllium), 구아, 바닷말(carrageen), 젤란, 락툴로스, 및 곤약을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시형태에서, 프리바이오틱은 갈락토올리고당류(GOS), 락툴로스, 리피노스, 스타키오스, 락토수크로스, 프룩토-올리고당류(FOS, 예를 들어 올리고프룩토스 또는 올리고푸룩탄), 이눌린, 이소말토-올리고당, 자일로-올리고당류(XOS), 파라티노스 올리고당, 이소말토스 올리고당류(IMOS), 트랜스갈락토실레이트화 올리고당(예를 들어 트랜스갈락토-올리고당), 트랜스갈락토실레이트 이당류, 대두 올리고당(예를 들어 콩올리고당), 키토산 올리고당류(키토스(chiose)), 젠티오올리고당, 콩- 및 펙틴-올리고당, 글루코올리고당, 펙틱올리고당, 팔라티노스 중축합물(polycondensate), 다이프룩토스 무수물 III, 소르비톨, 말티톨, 락티톨, 폴리올, 폴리덱스트로스, 선형 및 분지형 덱스트란, 풀란, 헤미셀룰로스, 환원된 파라티노스, 셀룰로스, 베타-글루코스, 베타-갈락토스, 베타-프룩토스, 베르바코스, 갈락티놀, 자일란, 이눌린, 키토산, 베타-글루칸, 구아 검, 검 아라빅, 펙틴, high 나트륨 알지네이트, 및 람다 카라기난(lambda carrageenan), 또는 이들의 혼합물 중 1종 이상이다.
프리바이오틱스는 특정 식품, 예를 들어 치커리 뿌리, 돼지 감자, 민들레의 어린잎, 마늘, 리크, 양파, 아스파라커스, 밀 브랜, 밀가루, 바나나, 우유, 요거트, 수수, 우엉, 브로콜리, 방울다다기 양배추, 양배추, 콜리플라워, 콜라드 그린스(collard greens), 케일, 무 및 루타바가, 미소(miso)에서 발견될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제는 프리바이오틱스에 풍부한 식품을 포함하는 식이와 함께 대상체에 투여된다. 수용성 섬유 및 불용성 섬유의 적합한 공급원은 구매 가능하다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 예를 들어, 일반적으로 안전한(GRAS) 또는 공지된 공생 또는 프로바이오틱 미생물인 것으로 인지된 박테리아 배양액으로부터 유래된, 프로바이오틱 박테리아 또는 이의 제제를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 내재성 공생 미생물 또는 외인성으로 투여된 프로바이오틱 미생물의 유익한 효과를 최대화하기 위해서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 GI관에서 이로운 박테리아의 성장 및/또는 활성을 자극하기 위해서 투여된다.
적합한 프로바이오틱스의 예는 박테로이데스, 블라우티아, 클로스트리디움, 푸소박테리움, 유박테리움, 루미노코쿠스, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 아케르만시아, 페칼리박테리움, 로즈부리아, 프레보텔라, 비피도박테리움, 락토바실루스, 바실루스, 엔테로코쿠스, 에세리키아, 스트렙토코쿠스, 사카로마이세스, 스트렙토마이세스 속, 및 크리스텐세넬라시아에 과로서 분류된 유기체를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에 기술된 방법 및 조성물에서 사용될 수 있는 프로바이오틱 박테리아의 비-배제적인 예는 L. 애시도필루스, 락토바실루스 종, 예컨대 L. 크리스파투스, L. 카세이, L. 람노수스, L. 루테리, L. 페르멘툼, L. 플랜타럼, L. 스포로제네스, 및 L. 불가리쿠스, 뿐만 아니라 움비피도박테리 종, 예컨대 B. 락티스, B. 아니말리스, B. 비피둠, B. 이온검, B. 아돌레센티스, 및 B. 인판티스를 포함한다. 효모, 예컨대 사카로마이세스 보울라디이가 또한 예를 들어, 경구 투여 형태 또는 식품을 통해서 내장에 투여하기 위한 프로바이오틱스로서 적합하다. 예를 들어, 요거트는 이미 박테리아 종, 예컨대 락토바실루스 불가리쿠스 및 스트렙토코쿠스 써모필러스를 함유한 제품이다.
위장관 미생물상의 조절에 유익한 박테리아는 유기산(락트산 및 아세트산)을 생산하거나 (병원성 성장을 억제하기 위한) 세포독성제 또는 세포정지제, 예컨대, 예를 들어, 과산화수소(H2O2) 및 박테리오신을 생산하는 박테리아를 포함할 수 있다. 박테리오신은 밀접하게-연관된 박테리아 둘 모두를 사멸시키거나, 넓은 활성 스펙트럼(예를 들어, 니신)을 나타낼 수 있는 작은 항미생물 단백질이다.
유익한 박테리아는 아케르만시아, 아나에로필룸, 박테로이데스, 블라우티아, 비피도박테리움, 부티리비브리오, 클로스트리디움, 코프로코쿠스 , 디알리스터, 도레아, 푸소박테리움, 유박테리움, 페칼리박테리움, 라크노스피라, 락토바실루스, 파스콜락토박테리움, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 프레보텔라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 및 스트렙토코쿠스 속 중 1종 이상, 및/또는 아케르만시아 무니치필리아(municiphilia), 미누타, 클로스트리디움 코코시데스, 클로스트리디움 렙툼, 클로스트리디움 신덴스, 디알리스터 인비수스, 유박테리움 렉탈, 유박테리움 엘리젠스, 페칼리박테리움 프라우스니츠이(prausnitzii), 스트렙토코쿠스 살리바리우스, 및 스트렙토코쿠스 써모필러스 종 1종 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 프로바이오틱 또는 공생 박테리아는 표 1에 열거된 박테리아 중 1종 이상을 포함한다.
본 명세서에 기술된 글리칸 치료제와 조합되어 조성물 또는 키트를 제조할 수 있는 프리바이오틱 물질 및 프로바이오틱 균주는 표준 방법에 의해서 임의의 수준의 순도로 단리될 수 있고, 정제는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 종래의 수단, 예컨대 증류, 재결정화 및 크로마토그래피에 의해서 달성될 수 있다. 조성물에서 사용하기 위해서 제조된 박테리아를 원심분리, 여과 또는 경사분리를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 임의의 방법을 사용하여 배양 배로스로부터 분리한다. 발효 브로스로부터 분리된 세포를 임의로 물, 염수(0.9% NaCl) 또는 임의의 적합한 완충액으로 세척한다. 젖은 세포 덩어리를 임의의 적합한 방법, 예를 들어, 동결 건조에 의해서 건조할 수 있다.
일부 실시형태에서, 프로바이오틱 박테리아는 동결 건조된 증식형(vegetative) 세포이다. 일부 실시형태에서, 포자 형성 프로바이오틱 박테리아로부터의 포자 제제를 사용한다.
일 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 프리바이오틱 및 프로바이오틱을 추가로 포함한다. 일 실시형태에서, 약제학적 조성물은 생존력이 약화된(예를 들어 10%, 20%, 30%, 40%, 50% 또는 그 초과의 살아있지 않은 박테리아를 포함하는 혼합물) 프로바이오틱스 또는 살아있지 않은 미생물로만 이루어진 프로바이오틱스를 포함한다. 조성물은 죽은 미생물로부터 단리 및 정제된 미생물 막 및/또는 세포벽을 추가로 포함할 수 있다. 바람직한 경우, 프로바이오틱 유기체는 물 또는 프로바이오틱이 살아있게 하는 또 다른 액체 또는 반고체 배지 중의 배양물로서 약제학적 글리칸 치료 조성물에 혼입될 수 있다. 또 다른 기술에서, 프로바이오틱 유기체는 함유하는 냉동-건조된 분말을 혼합 또는 블렌딩에 의해서 미립자 물질 또는 액체 또는 반고체 물질에 혼입될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물 및 의료 식품 및 식이 보충제는 제2 치료제 또는 이의 제제를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 치료제는 항생제, 항진균제, 항바이러스제, 또는 항염증제(예를 들어 사이토카인, 호르몬 등)이다. 항생제는 아미노글리코시드, 예컨대 아미카신, 젠타미신, 카나마이신, 네오마이신, 스트렙토마이신, 및 토브라마이신, 및; 세팔로스포린계, 예컨대 세파만돌, 세파졸린, 세팔렉신, 세팔로글리신, 세팔로리딘, 세팔로틴, 세파피린 및 세프라딘; 마크로라이드계, 예컨대 에리트로마이신 및 트롤레안도마이신; 페니실린계, 예컨대 페니실린 G, 아목시실린, 암피실린, 카베니실린, 클록사실린, 디클로삭실린, 메티실린, 나프실린, 옥사실린, 페네티실린 및 티카르실린; 폴리펩타이드 항생제, 예컨대 바시트라신, 콜리스티메테이트, 콜리스틴, 폴리믹신 B; 테트라사이클린, 예컨대 클로르테트라사이클린, 데메클로사이클린, 독시사이클린, 메타사이클린, 미노사이클린, 테트라사이클린, 및 옥시테트라사이클린; 및 각종 항생제, 예컨대 클로르암페니콜, 클린다마이신, 사이클로세린, 린코마이신, 리파민, 스펙티노마이신, 반코마이신, 비오마이신 및 메트로니다졸을 포함한다.
본 명세서에 기술된 글리칸 치료 제제, 다른 치료 활성제, 프리바이오틱 물질, 미량 영양소 및 프로바이오틱스를 단일 약제학적 조성물 또는 의료 식품 또는 식이 보충제로 섞거나 혼합할 수 있다. 다른 실시형태에서, 이들은 개별 용기(및/또는 다양한 적합한 단위 투여 형태로)에 함유될 수 있지만, 하나 이상의 키트로 함께 패키징될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제제 또는 조성물은 함께 패키징되거나 함쩨 존재하지 않는다. 이어서, 의사가 제제 또는 조성물을 함께, 예를 들어 서로 전에, 서로와 함께 또는 서로 이후에 투여할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제제 또는 조성물은 대상체, 예를 들어 GI관에서 미생물상을 조절하는 데 있어서 상승작용적으로 작용한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물은 w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 0.1% 내지 100%의 글리칸 치료 제제를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 약제학적 조성물은 w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 약 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 또는 100%의 글리칸 치료 제제를 포함한다. 일 실시형태에서, 약제학적 조성물은 w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 약 1 내지 90%, 약 10 내지 90%, 약 20 내지 90%, 약 30 내지 90%, 약 40 내지 90%, 약 40 내지 80%, 약 40 내지 70%, 약 40 내지 60%, 약 40 내지 50%, 약 50 내지 90%, 약 50 내지 80%, 약 50 내지 70%, 약 50 내지 60%, 약 60 내지 90%, 약 60 내지 80%, 약 60 내지 70%, 약 70 내지 90%, 약 70 내지 80%, 약 70 내지 90%, 약 70 내지 80%, 약 80 내지 90%, 약 90 내지 96%, 약 93 내지 96%, 약 93 내지 95%, 약 94 내지 98%, 약 93 내지 99%, 또는 약 90 내지 100%의 글리칸 치료 제제를 포함한다.
글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물은 1종 이상의 부형제 또는 담체를 임의로 포함할 수 있다. 약제학적 조성물은 w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 약 1% 내지 약 90%의 1종 이상의 부형제 또는 담체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 약제학적 조성물은 w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 약 1 내지 90%, 1 내지 75%, 1 내지 60%, 1 내지 55%, 1 내지 50%, 1 내지 45%, 1 내지 40%, 1 내지 25%, 1 내지 15%, 1 내지 10%, 10 내지 90%, 10 내지 75%, 10 내지 60%, 10 내지 55%, 10 내지 50%, 10 내지 45%, 10 내지 40%, 10 내지 25%, 10 내지 15%, 15 내지 90%, 15 내지 75%, 15 내지 60%, 15 내지 55%, 15 내지 50%, 15 내지 45%, 15 내지 40%, 15 내지 25%, 25 내지 90%, 25 내지 75%, 25 내지 60%, 25 내지 55%, 25 내지 50%, 25 내지 45%, 25 내지 40%, 40 내지 90%, 40 내지 75%, 40 내지 60%, 40 내지 55%, 40 내지 50%, 40 내지 45%, 45 내지 90%, 45 내지 75%, 45 내지 60%, 45 내지 55%, 45 내지 50%, 50 내지 90%, 50 내지 75%, 50 내지 60%, 50 내지 55%, 55 내지 90%, 55 내지 75%, 55 내지 60%, 60 내지 90%, 60 내지 75%, 75 내지 90%의 1종 이상의 부형제 또는 담체를 포함할 수 있다.
의료 식품
본 명세서에는 또한 의료 식품으로 제형화된 글리칸 치료제의 제제가 제공된다. 본 명세서에 기술된 임의의 글리칸 치료 제제는 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물뿐만 아니라 의료 식품으로서 제형화될 수 있다.
의료 식품은 문헌[Orphan Drug Act (21 U.S.C. 360ee(b)(3))]의 섹션 5(b)(3)에 정의되어 있다. 의료 식품은 의학적 감시하에서, 예를 들어 의사에 의해서 소모(경구 흡수) 또는 장내에 투여(예를 들어, 영양공급/비위관(nasogastric tube))되도록 제형화된다. 그것은 질환 또는 병태, 예컨대, 예를 들어 본 명세서에 기술된 위장관 미생물상의 미생물 부조화 또는 GI관 질환의 특정 식이 조절을 위해서 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 의료 식품은 질환 또는 병태의 증상을 조절하거나 또는 질환 또는 병태의 위험을 감소시키기 위한 전체 식이의 일부로서 의사에 의해서만 제안되는 식품을 포함하지 않는다. 글리칸 치료제의 제제를 포함하는 의료 식품은 합성품인 식품(예를 들어, 제형화 및/또는 가공된 제품, 예컨대 경구 섭취 또는 튜브에 의한 장내 공급에 의해서 환자의 부분 또는 완전 공급을 위해서 제형화됨)이고, 자연 상태로 사용되는 자연 발생 식료품이 아니다. 글리칸 치료제의 제제를 포함하는 의료 식품은 GI관 질환 또는 병태의 조절의 주요 성분을 나타낼 수 있고, 예를 들어 의료 식품은 의료 식품이 필요한 대상체를 위한 부분 또는 완전 공급원을 나타낼 수 있다. 일부 실시형태에서, 대상체는 일상적인 식료품 또는 특정 영양소를 삼키고, 소화시키고, 흡수시키고 또는 대사시키기 위한 능력이 제한 또는 손상되어 있다. 다른 실시형태에서, 대상체는 일반 식이 단독의 변형에 의해서 성취될 수 없는 식이 조절인 다른 특별한 의학적으로 결정된 영양 요건을 갖는다. 글리칸 치료제의 제제를 포함하는 의료 식품은 의학적 감시(이것은 활성 또는 진행일 수 있음)하에서 의료 식품이 필요한 대상체에게 투여되고, 통상적으로, 대상체는 의료 식품의 사용에 대한 지시를 수용한다. 의료 식품은 의료 식품에 적합한 1종 이상의 식품 첨가제, 색상 첨가제, GRAS 부형제 및 다른 작용제 또는 물질을 포함한다. 의료 식품 제제는 영양학적으로 완전하거나 불완전한 제형일 수 있다.
식이 보충제
본 명세서에 기술된 임의의 글리칸 치료 제제는 예를 들어 본 명세서에 기술된 방법에서 사용하기 위한 식이 보충제로서 제형화될 수 있다.
식이 보충제는 1994년 식이 보충제 건강 및 교육법(Dietary Supplement Health and Education Act: DSHEA)하에서 규제된다. 식이 보충제는 식이를 보충하도록 의도된 "식이 성분"을 함유하는 입으로 섭취되는 제품이다. 이들 제품에서 "식이 성분"은 본 명세서에 기술된 글리칸 치료 제제에 더하여 비타민, 미네랄, 허브 또는 다른 식물, 아미노산, 및 물질, 예컨대 효소, 기관 조직, 글랜둘러(glandular), 및 대사산물 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 식이 보충제는 또한 추출물 또는 농축물일 수 있고, 다수의 형태, 예컨대 정제, 캡슐, 연질젤, 젤캡, 액체, 또는 분말로 발견될 수 있다. 이들은 또한 다른 형태, 막대형일 수 있지만, 이들이 존재한다면, 이의 레이블 상에 종래의 식품 또는 음식 또는 식이제품의 단독 아이템으로서 제품을 표시하지 않아야 한다. DSHEA는 모든 보충제가 일반 식품이 아닌 식이 보충제로서 레이블링될 것을 요구한다.
투여 형태
본 명세서에 기술된 글리칸 치료 제제는 예를 들어 경구 또는 장내 투여를 위해서 임의의 적합한 투여 형태로 제형화될 수 있다. 본 명세서에 기술된 투여 형태는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
투여 형태는 예를 들어, 액체(세척/헹굼), 젤, 크림, 연고, 분말, 정제, 환제, 캡슐, 저장소, 단회-사용 적용기 또는 의학 장치(예를 들어, 주사기)의 형태의, 약제학적 글리칸 치료 조성물을 함유하는 패킷(packet), 예컨대 임의의 개별 용기일 수 있다. 예를 들어, 또한 약제학적 글리칸 치료 조성물의 단위 투여 형태, 및 이러한 글리칸 치료제의 사용을 위한 지시서를 포함하는 레이블을 포함하는 제조 물품, 예컨대 용기가 제공된다.
경구로 사용될 수 있는 조성물의 형태는 정제, 젤라틴으로 제조된 푸시-핏(push-fit) 캡슐, 뿐만 아니라 젤라틴 및 가소제, 예컨대 글리세롤 또는 소르비톨로 제조된 연질의 밀봉 캡슐을 포함한다. 정제는 임의로 하나 이상의 보조 성분과 함께 압착 또는 성형에 의해서 제조될 수 있다. 압착된 정제는 임의로 결합제(예를 들어, 포비돈, 젤라틴, 하이드록시프로필메틸 셀룰로스), 불활성 희석제, 보존제, 항산화제, 붕괴제(예를 들어, 나트륨 전분 글리콜레이트 가교-결합된 포비돈, 가교-결합된 나트륨 카복시메틸 셀룰로스) 또는 윤활제, 표면 활성제 또는 분산제와 혼합된, 자유-유동 형태, 예컨대 분말 또는 과립의 활성 성분을 적합한 기계에서 압착시킴으로써 제조될 수 있다. 성형된 정제는 불활성 액체 희석제로 습윤된 분말 화합물의 혼합물을 적합한 기계에서 성형함으로써 제조될 수 있다. 정제는 코팅 또는 스코어링(scoring)될 수 있고, 그 내의 활성 성분의 느린 방출 또는 제어된 방출을 제공하도록 제형화될 수 있다. 위가 아닌 소화관의 부분(예를 들어, 결장, 하위 소장)에서 방출을 제공하기 위해서 정제에는 임의로 장용 코팅이 제공될 수 있다. 경구 투여를 위한 모든 제형이 이러한 투여에 적합한 투여형일 수 있다. 푸시-핏 캡슐은 충전제, 예컨대 락토스, 결합제 예컨대 전분, 및/또는 윤활제, 예컨대 활석 또는 마그네슘 스테아레이트 및, 임의로 안정화제와의 혼합물로 활성 성분을 함유할 수 있다. 연질 캡슐에서, 활성 화합물 및/또는 다른 작용제(예를 들어, 프리바이오틱스 또는 프로바이오틱스)는 적합한 액체, 예컨대 지방 오일, 액체 파라핀 또는 액체 폴리에틸렌 글리콜 중에 용해 또는 현탁될 수 있다. 또한, 안정화제가 첨가될 수 있다. 드라제(dragee) 코어에는 적합한 코팅이 제공된다. 이러한 목적을 위해서, 농축된 당 용액이 사용될 수 있는데, 이것은 임의로는 검 아라빅, 활석, 폴리바이닐 피롤리돈, 카보폴 젤, 폴리에틸렌 글리콜, 또는 이산화 타이타늄, 라커 용액, 및 적합한 유기 용매 또는 용매 혼합물을 함유할 수 있다. 활성 화합물 용량의 상이한 조합을 식별 또는 특징분석하기 위해서 염료 또는 안료가 정제 또는 드라제 코팅에 첨가될 수 있다.
경구 용도를 위한 제형은 또한 경질 젤라틴 캡슐로서 제공될 수 있는데, 여기서 활성 성분은 불활성 고체 희석제, 예를 들어, 탄산칼슘, 인산칼슘 또는 카올린와 혼합되어 있고, 또는 연질 젤라틴 캡슐으로서 제공될 수 있는데, 여기서 활성 성분은 수용성 담체, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 또는 오일 매질, 예를 들어 코코넛유, 액체 파라핀, 또는 올리브유와 혼합되어 있다.
일 실시형태에서, 제공된 글리칸 치료 조성물은 연질젤 제형을 포함한다. 연질젤은 액체 충전물을 둘러싼 젤라틴계 쉘을 함유할 수 있다. 쉘은 젤라틴, 가소제(예를 들어, 글리세린 및/또는 소르비톨), 개질제, 물, 착색제, 항산화제, 또는 향료로 제조될 수 있다. 쉘은 전분 또는 카라기난을 사용하여 제조될 수 있다. 외부층은 장용 코팅될 수 있다. 일 실시형태에서, 연질젤 제형은 물 또는 유 용해성 충전 용액, 또는 젤라틴의층에 의해서 피복된 조성물의 현탁액을 포함할 수 있다.
경구 용도를 위한 고체 제형은 글리칸 치료 조성물이 소화계에서 흡수되는 위치를 제어할 수 있는 장용 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 장용 코팅은 글리칸 치료 조성물이 위에서 용해하지 않고, 오히려 소장으로 이동하여 여기서 이것이 용해하도록 설계될 수 있다. 장용 코팅은 낮은 pH에서(예컨대 위에서) 안정할 수 있고, 더 높은 pH에서(예를 들어, 소장에서) 용해할 수 있다. 장용 코팅에서 사용될 수 있는 물질은 예를 들어, 알긴산, 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트, 플라스틱, 왁스, 셸락, 및 지방산(예를 들어, 스테아르산, 팔미트산)을 포함한다.
경구 용도를 위한 제형은 또한 액체 투여 형태로 제공될 수 있다. 액체 제제는 예를 들어, 수성 또는 유성 현탁액, 용액, 에멀젼 시럽 또는 엘릭시르(elixir)의 형태로 존재할 수 있거나, 사용 전에 물 또는 다른 적합한 비히클을 사용하여 재구성하기 위한 건식 제품으로서 제공될 수 있다. 이러한 액체 제제는 종래의 첨가제, 예컨대 현탁화제, 예를 들어 소르비톨, 메틸 셀룰로스, 글루코스 시럽, 젤라틴, 하이드록시에틸 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 알루미늄 스테아레이트 젤 또는 수소화된 식용 지방, 유화제, 예를 들어 레시틴, 소르비탄 모노올레이트, 아카시아; 비수성 비히클(이것은 식용 오일을 포함할 수 있음), 예를 들어 아몬드유, 오일 에스터, 예컨대 글리세린, 프로필렌 글리콜, 또는 에틸 알코올; 보존제, 예를 들어 메틸 또는 프로필 p-하이드록시벤조에이트 또는 소르브산, 및, 바람직한 경우, 종래의 착향료 또는 착색제를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 액체 제형은 착향료와 함께 또는 착향료 없이, 예를 들어, 용액-중-물 및/또는 현탁액 형태의 작용제; 및 폴리에톡실화된 피마자유, 알코올, 및/또는 폴리옥시에틸화된 소르비탄 모노올레에이트를 포함하는 비히클을 포함할 수 있다. 각각의 투여 형태는 유효량의 글리칸 치료제를 포함할 수 있고, 임의로 약제학적 불활성제, 예컨대 종래의 부형제, 비히클, 충전제, 결합제, 붕괴제, pH 조정 물질, 완충제, 용매, 가용화제, 감미료, 착색제, 및 투여를 위한 약제학적 투여 형태에 포함될 수 있는 임의의 다른 불활성제를 포함할 수 있다. 이러한 비히클 및 첨가제의 예는 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 17th edition (1985)]에서 찾아볼 수 있다.
본 명세서에 제공된 약제학적 조성물은 단위-투여 형태 또는 다회-투여 형태일 수 있다. 단위-투여 형태는, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 투여가 필요한 인간에게 투여하기에 적합한 물리적으로 분리된 단위를 지칭한다. 실시형태에서, 단위-투여 형태는 패키지로 제공된다. 각각의 단위-용량은 다른 약제학적 담체 또는 부형제와 회합된, 목적하는 치료 효과를 생성하기에 충분한 미리 결정된 양의 활성 성분(들)을 함유할 수 있다. 단위-투여 형태의 예는 앰플, 주사기, 및 개별적으로 패키징된 정제 및 캡슐을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 단위-투여 형태는 이의 분획으로 또는 다회로 투여될 수 있다. 다회-투여 형태는 격리된 단위-투여 형태로 투여될 수 있는 단일 용기에 포장된 복수의 동일한 단위-투여 형태이다. 다회-투여 형태의 예는 바이알, 정제 또는 캡슐의 병, 또는 파인트 또는 갤론의 병을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또 다른 실시형태에서, 단회 투여 형태는 상이한 약제학적 활성제를 포함한다. 예를 들어, 글리칸 치료제를 포함하는 조성물을 포함하는 제1 투여형 요소 및 프리바이오틱, 치료제 및/또는 프로바이오틱을 포함하는 제2 투여형 요소를 포함하는 단회 투여 형태가 제공될 수 있고, 이것은 변형된 방출 형태일 수 있다. 이러한 예에서, 투여형 요소의 쌍이 단일 단위 투여형을 제조할 수 있다. 일 실시형태에서 다회 단위 투여형을 포함하는 키트가 제공되는데, 여기서 각각의 단위는 글리칸 치료제를 포함하는 조성물을 포함하는 제1 투여형 요소 및 프로바이오틱, 약제학적 작용제, 프리바이오틱 또는 이들의 조합물을 포함하는 제2 투여형 요소를 포함하고, 이것은 변형된 방출 형태일 수 있다. 또 다른 실시형태에서 키트는 지시서 세트를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.001㎎ 내지 약 10g의 글리칸 치료제(예를 들어, 본 명세서에 개시된 글리칸 치료제)를 포함한다. 예를 들어, 단위-투여 형태는 약 0.001㎎ 내지 약 9.5g, 약 0.005㎎ 내지 약 9g, 약 0.01㎎ 내지 약 8.5g, 약 0.05㎎ 내지 약 8g, 약 0.075㎎ 내지 약 7.5g, 약 0.1㎎ 내지 약 7g, 약 0.25㎎ 내지 약 6.5g, 약 0.5㎎ 내지 약 6g, 약 0.75㎎ 내지 약 5.5g, 약 1㎎ 내지 약 5g, 약 2.5㎎ 내지 약 4.5g, 약 5㎎ 내지 약 4g, 약 7.5㎎ 내지 약 3.5g, 약 10㎎ 내지 약 3g, 약 12.5㎎ 내지 약 2.5g, 약 15㎎ 내지 약 2g, 약 17.5㎎ 내지 약 1.5g, 약 20㎎ 내지 약 1g, 약 25㎎ 내지 약 750㎎, 약 50㎎ 내지 약 500 g, 또는 약 75㎎ 내지 약 250㎎의 글리칸 치료제를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.001㎎ 내지 약 100㎎, 약 0.005㎎ 내지 약 75㎎, 약 0.01㎎ 내지 약 50㎎, 약 0.05㎎ 내지 약 25㎎, 약 0.1㎎ 내지 약 10㎎, 약 0.5㎎ 내지 약 7.5㎎, 또는 약 1㎎ 내지 약 5㎎의 글리칸 치료제를 포함한다. 다른 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 1㎎ 내지 약 100㎎, 약 2.5㎎ 내지 약 75㎎, 약 5㎎ 내지 약 50㎎, 또는 약 10㎎ 내지 약 25㎎의 글리칸 치료제를 포함한다. 다른 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 100㎎ 내지 약 10g, 약 250㎎ 내지 약 7.5g, 약 500㎎ 내지 약 5g, 약 750㎎ 내지 약 2.5g, 또는 약 1g 내지 약 2g의 글리칸 치료제를 포함한다.
다른 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.001㎖ 내지 약 1000㎖의 글리칸 치료제(예를 들어, 본 명세서에 개시된 글리칸 치료제)를 포함한다. 예를 들어, 단위-투여 형태는 약 0.001㎖ 내지 약 950㎖, 약 0.005㎖ 내지 약 900㎖, 약 0.01㎖ 내지 약 850㎖, 약 0.05㎖ 내지 약 800㎖, 약 0.075㎖ 내지 약 750㎖, 약 0.1㎖ 내지 약 700㎖, 약 0.25㎖ 내지 약 650㎖, 약 0.5㎖ 내지 약 600㎖, 약 0.75㎖ 내지 약 550㎖, 약 1㎖ 내지 약 500㎖, 약 2.5㎖ 내지 약 450㎖, 약 5㎖ 내지 약 400㎖, 약 7.5㎖ 내지 약 350㎖, 약 10㎖ 내지 약 300㎖, 약 12.5㎖ 내지 약 250㎖, 약 15㎖ 내지 약 200㎖, 약 17.5㎖ 내지 약 150㎖, 약 20㎖ 내지 약 100㎖, 또는 약 25㎖ 내지 약 75㎖의 글리칸 치료제를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.001㎖ 내지 약 10㎖, 약 0.005㎖ 내지 약 7.5㎖, 약 0.01㎖ 내지 약 5㎖, 약 0.05㎖ 내지 약 2.5㎖, 약 0.1㎖ 내지 약 1㎖, 약 0.25㎖ 내지 약 1㎖, 또는 약 0.5㎖ 내지 약 1㎖의 글리칸 치료제를 포함한다. 다른 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.01㎖ 내지 약 10㎖, 약 0.025㎖ 내지 약 7.5㎖, 약 0.05㎖ 내지 약 5㎖, 또는 약 0.1㎖ 내지 약 2.5㎖의 글리칸 치료제를 포함한다. 다른 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.1㎖ 내지 약 10㎖, 약 0.25㎖ 내지 약 7.5㎖, 약 0.5㎖ 내지 약 5㎖, 약 0.5㎖ 내지 약 2.5㎖, 또는 약 0.5㎖ 내지 약 1㎖의 글리칸 치료제를 포함한다.
일부 실시형태에서, 단위-투여 형태, 예를 들어, 정제, 캡슐(예를 들어, a 경질 캡슐, 푸시-핏 캡슐, 또는 연질 캡슐), 또는 연질젤은, 약 0.1인치 내지 약 1.5인치(예를 들어, 약 0.5인치 내지 약 1인치), 또는 약 5㎜ 내지 약 50㎜(예를 들어, 약 10㎜ 내지 약 25㎜)의 본체 길이를 갖는다. 일부 실시형태에 단위-투여 형태, 예를 들어, 정제, 캡슐(예를 들어, 경질 캡슐, 푸시-핏 캡슐, 또는 연질 캡슐), 또는 연질젤은 약 0.05인치 내지 약 1인치(예를 들어, 약 0.1인치 내지 약 0.5인치), 또는 약 1㎜ 내지 약 25㎜(예를 들어, 약 5㎜ 내지 약 10㎜)의 외경을 갖는다.
글리칸 치료제의 각각의 단위-투여 형태는 약 0.01kcal 내지 약 1000kcal의 칼로리 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 단위-투여 형태는 약 0.01kcal 내지 약 900kcal, 약 0.05kcal 내지 약 800kcal, 약 0.1kcal 내지 약 700kcal, 약 0.25kcal 내지 약 600kcal, 약 0.5kcal 내지 약 500kcal, 약 0.75kcal 내지 약 400kcal, 약 1kcal to 300kcal, 약 5kcal 내지 약 200kcal, 또는 약 10kcal 내지 약 100kcal의 칼로리 값을 가질 수 있다. 특정 실시형태에서, 글리칸 치료제의 단위-투여 형태는 10kcal 내지 약 500kcal의 칼로리 값을 갖는다. 다른 실시형태에서, 글리칸 치료제의 단위-투여 형태는 50kcal 내지 약 500kcal의 칼로리 값을 갖는다.
추가의 다른 실시형태에서, 단위-투여 형태는 약 0.001kcal 내지 약 100kcal, 약 0.005kcal 내지 약 90kcal, 약 0.01kcal 내지 약 80kcal, 약 0.025kcal 내지 약 70kcal, 약 0.05kcal 내지 약 60kcal, 약 0.075kcal 내지 약 50kcal, 약 0.1kcal 내지 40kcal, 약 0.25kcal 내지 약 30kcal, 약 0.5kcal 내지 약 25kcal, 약 0.25kcal 내지 약 20kcal, 또는 약 0.1kcal 내지 약 10kcal의 칼로리 값을 가질 수 있다.
글리칸 치료제의 단위-투여 형태는 수용액(예를 들어, 물, 우유, 주스 등) 중에 용해하도록 제형화될 수 있고, 음료, 시럽, 용액 또는 현탁액으로서 경구 투여된다. 예를 들어, 글리칸 치료의 단위-형태 투여형은 경구 투여 전에 수용액 중에 용해시키기 위해서 제형화된 큐브, 패킷, 로젠지(lozenge), 환제, 정제, 캡슐, 사탕, 분말, 엘릭시르, 또는 농축 시럽을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 글리칸 치료제의 단위-투여 형태는 경구 투여시 예를 들어, 대상체의 입, 위, 장 또는 결장에서 생체내에서 용해하도록 제형화된 큐브, 패킷, 로젠지, 환제, 정제, 캡슐, 사탕, 분말, 엘릭시르, 또는 농축 시럽을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 조성물은 장으로 투여된다. 이것은 우세하게는 경구 투여 또는 경구 또는 비강 튜브(비위, 비공장관(nasojejunal), 구위(oral gastric), 구공장(oral jejunal) 포함)에 의한 것을 포함한다. 다른 실시형태에서, 투여는 직장 투여(관장, 좌약, 또는 대장내시경 포함)를 포함한다.
본 명세서에 기술된 투여 형태는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 정제의 제조를 위해서, 유효량의 프리바이오틱을 예를 들어, 고전단 과립화, 저전단 과립화, 유체층 과립화를 사용하여, 또는 직접 압착을 위해서 블렌딩에 의해서 1종 이상의 부형제 또는 첨가제 중에 균일하게 분산시킨다. 부형제 및 첨가제는 희석제, 결합제, 붕괴제, 분산제, 윤활제, 활택제, 안정화제, 계면활성제, 접착방지제(antiadherent), 흡수제, 감미료, 및 착색제, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 충전제라고도 지칭되는 희석제를 사용하여 정제의 벌크를 증가시켜서 압착을 위해서 실제 크기가 제공될 수 있다. 희석제의 비제한적인 예는 락토스, 셀룰로스, 미세 결정질 셀룰로스, 만니톨, 건조 전분, 가수분해된 전분, 분말 당, 활석, 염화나트륨, 이산화규소, 산화티타늄, 디칼슘 포스페이트 이수화물, 황산칼슘, 탄산칼슘, 일루미나 및 카올린을 포함한다. 결합제는 정제 제형에 응집 품질을 부여하여, 압착 후에 정제가 온전하게 유지되는 것을 돕기 위해서 사용될 수 있다. 적합한 결합제의 비제한적인 예는 전분(옥수수 전분 및 프리젤라틴화된 전분 포함), 젤라틴, 당(예를 들어, 글루코스, 덱스트로스, 수크로스, 락토스 및 소르비톨), 셀룰로스, 폴리에틸렌 글리콜, 알긴산, 덱스트린, 카제인, 메틸 셀룰로스, 왁스, 천연 및 합성 검s, 예를 들어, 아카시아, 트라가칸트, 나트륨 알지네이트, 검 아라빅, 잔탄 검, 및 합성 중합체, 예컨대 폴리메타크릴레이트, 폴리바이닐 알코올, 하이드록시프로필셀룰로스, 및 폴리바이닐피롤리돈을 포함한다. 윤활제는 또한 정제 제조를 용이하게 할 수 있고; 이의 비제한적인 예는 마그네슘 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 스테아르산, 글리세릴 베헤네이트, 및 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 붕괴제는 투여 후에 정제 붕괴를 용이하게 할 수 있고, 이의 비제한적인 예는 전분, 알긴산, 가교결합된 중합체, 예컨대, 예를 들어, 가교결합된 폴리바이닐피롤리돈, 크로스카르멜로스 나트륨, 칼륨 또는 나트륨 전분 글리콜레이트 점토, 셀룰로스(예를 들어, 카복시메틸셀룰로스(예를 들어, 카복시메틸셀룰로스(CMC), CMC-Na, CMC-Ca)), 전분, 검 등을 포함한다. 적합한 활택제의 비제한적인 예는 이산화규소, 활석 등을 포함한다. 안정화제는 산화 반응을 비롯한 약물 분해 반응을 억제 또는 지연시킬 수 있다. 계면활성제는 또한 음이온, 양이온, 양쪽성 또는 비이온성 물질을 포함할 수 있고, 이들일 수 있다. 예시적인 감미제는 스테비아 추출물, 아스파탐, 수크로스, 알리탐, 사카린 등을 포함할 수 있다. 바람직한 경우, 정제는 또한 비독성 보조제 물질, 예컨대 pH 완충제, 보존제, 예를 들어, 항산화제, 습윤제 또는 유화제, 가용화제, 코팅제, 착향료(예를 들어, 민트, 체리, 아니스, 복숭아, 살구, 감초, 라즈베리, 바닐라) 등을 포함할 수 있다. 추가적인 부형제 및 첨가제는 알루미늄 아세테이트, 벤질 알코올, 부틸 파라벤, 부틸화된 하이드록시 톨루엔, 칼슘 다이소듐 EDTA, 인산수소칼슘 이수화물, 이염기성 인산칼슘, 삼염기성 인산칼슘, ??데릴라 왁스, 카누바 왁스, 피마자유 수소화, 세틸피리딘 클로라이드, 시트르산, 콜로이드성 이산화규소, 코폴리비돈, 옥수수 전분, 시스테인 HCl, 디메치콘, 인산수소이나트륨, 에리트로신 나트륨, 에틸 셀룰로스, 젤라틴, 글리세린, 글리세릴 모노올레이트, 글리세릴 모노스테아레이트, 글리신, HPMC프탈레이트, 하이드록시프로필셀룰로스, 하이드록실 프로필 메틸 셀룰로스, 하이프로멜로스, 산화철 레드 또는 산화제2철, 산화철 옐로우, 산화철 또는 산화제2철, 탄산마그네슘, 산화마그네슘, 마그네슘 스테아레이트, 메티오닌, 메타크릴산 공중합체, 메틸 파라벤, 규화된 미세 결정질 셀룰로스, 광유, 인산, 플레인(plain) 인산칼슘, 무수 인산칼슘, 폴록사머(polaxamer) 407, 폴록사머 188, 플레인 폴록사머, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리옥시140 스테아레이트, 폴리소르베이트 80, 중탄산칼륨, 칼륨 소르베이트, 감자 전분, 포비돈, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 파라벤, 프로필 파라벤, 레티닐 팔미테이트, 사카린 나트륨, 셀레늄, 실리카, 실리카 젤, 퓸드(fumed) 실리카, 나트륨 벤조에이트, 탄산나트륨, 나트륨 시트레이트 이수화물, 나트륨 크로스멜로스, 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 메타바이설파이트, 나트륨 프로피오네이트, 나트륨 전분, 나트륨 전분 글리콜레이트 나트륨 스테아릴 푸마레이트, 소르브산, 소르비톨, 소르비탄 모노올레이트, 프리젤라틴화된 전분, 석신산, 트라이아세틴, 트라이에틸 시트레이트, 식물성 스테아린, 비타민 A, 비타민 E, 비타민 C, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 이들 부형제 및 첨가제의 양은 다른 성분 및 제제 및 제조 방법의 다른 특성과의 연관을 기초로 적정하게 선택될 수 있다.
유효량의 글리칸 치료 조성물의 즉시-방출형 제형은 약제학적 활성제의 즉시 방출(예컨대 투여 1분 내지 1시간 후)을 허용하는 부형제의 1종 이상의 조합물 포함할 수 있다. 제어-방출형 제형(지연 방출형(sustained release: SR), 연장 방출형(extended-release: ER, XR, 또는 XL), 지속-방출형(time-release 또는 timed-release), 제어-방출형(CR), 또는 연속-방출형(continuous-release)으로서도 지칭됨)은 투여 형태를 대상체에게 투여한 후 특별한 목적하는 시기에 투여 형태로부터 글리칸 치료 조성물을 방출하는 것을 지칭한다.
일 실시형태에서 제어 방출형 투여 형태는 이의 방출을 시작하고 연장된 시간 기간에 걸쳐서 방출을 계속한다. 방출은 거의 즉시에 시작이 진행될 수 있거나 지속될 수 있다. 방출은 계속적일 수 있거나, 펄싱될 수 있거나, 연속적 또는 간헐적일 수 있거나 다른 것일 수 있다. 일 실시형태에서, 제어 방출형 투여형은 작용제가 연장된 시간 기간에 걸쳐서 목적하는 프로파일에 따라서 방출되는 조성물 또는 투여 형태로부터의 작용제의 방출을 지칭한다. 일 양상에서, 제어-방출형은 작용제가 일정 시간 기간 후에 방출이 일어나는 목적하는 프로파일에 따라서 방출되는 조성물 또는 투여 형태로부터의 작용제의 방출을 지칭한다.
본 명세서에 제공된 화합물의 투여에 적합한 약제학적 담체 또는 비히클은 특정 투여 모드에 적합할 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 이러한 모든 담체를 포함한다. 또한, 조성물은 목적하는 작용을 손상시키지 않거나, 또는 목적하는 작용을 보충하는 성분과 함께, 또는 또 다른 작용을 갖는 1종 이상의 성분을 포함할 수 있다.
추가 양상에서, 투여 형태는 발포성(effervescent) 투여 형태일 수 있다. 발포성은 투여 형태가 물 및 타액을 비롯한 액체와 혼합될 때 기체를 분출하는 것을 의미한다. 일부 발포제(또는 발포성 커플)는 입에서 물 또는 타액에 발포성 붕괴제가 노출될 때 일어나는 화학 반응에 의해서 기체를 분출한다. 이 반응은 가용성 산 공급원과 알칼리 일탄산염 또는 탄산염 공급원의 반응의 결과일 수 있다. 이들 2종의 일반적인 화합물의 반응은 물 또는 타액과의 접촉시 이산화탄소 기체를 생성한다. 발포성 커플(또는 개별 산 및 염 별도로)은 용매 보호성 또는 장용 코팅으로 코팅되어 조기 반응을 예방할 수 있다. 이러한 커플은 또한 이전에 동결건조된 입자(예컨대 글리칸 치료제)와 혼합될 수 있다. 산 공급원은 인간이 섭취하기에 안전하고, 일반적으로 식품 산, 산 및 하이드라이트(hydrite) 제산제(antacid), 예컨대, 예를 들어: 시트르산, 타타르산, 아말산, 푸메르산, 아디프산 및 숙신산을 포함할 수 있는 임의의 것일 수 있다. 탄산염 공급원은 무수 고체 탄산염 및 중탄산염, 예컨대 중탄산나트륨, 탄산나트륨, 중탄산칼륨 및 탄산칼륨, 탄산마그네슘 등을 포함한다. 산소 또는 다른 기체를 분출하고, 인간이 섭취하기에 안전한 반응물이 또한 포함된다. 일 실시형태에서 시트르산 및 중탄산나트륨이 사용된다.
또 다른 양상에서, 투여 형태는 사탕 형태(예를 들어, 매트릭스), 예컨대 막대 사탕 또는 로젠지일 수 있다. 일 실시형태에서 유효량의 글리칸 치료제를 사탕 매트릭스 내에 분산시킨다. 일 실시형태에서 사탕 매트릭스는 1종 이상의 당(예컨대 덱스트로스 또는 수크로스)을 포함한다. 또 다른 실시형태에서 사탕 매트릭스는 무-당 매트릭스이다. 특정 사탕 매트릭스의 선택은 다양한 변화의 대상이다. 당뇨병 환자에서 사용하기에 적합한 종래의 감미료(예를 들어, 수크로스), 당 알코올(예를 들어, 소르비톨 또는 만니톨)이 사용될 수 있다. 사탕 베이스는 매우 연질이고, 신속하게 용해할 수 있거나, 경질이고, 더 느리게 용해할 수 있다. 다양한 형태가 상이한 상황에서 이점을 가질 것이다.
사탕 덩어리가 용해하여, 삼켜짐에 따라서, 유효량의 글리칸 치료제가 대상체의 입으로 방출될 것이도록 유효량의 글리칸 치료체를 포함하는 사탕 덩어리 조성물을 글리칸 치료제가 필요한 대상체에게 경구로 투여될 수 있다. 글리칸 치료제가 필요한 대상체는 인간 어른 또는 어린이를 포함한다.
본 명세서에 기술된 투여 형태는 또한 고압 균질화, 습식 또는 건식 볼 밀링, 또는 작은 입자 침전(예를 들어, 엔기마트 나노스프레이(nGimat's NanoSpray))을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 방법에 의해서 제조된 약제학적 입자의 형태를 가질 수 있다. 적합한 분말 제형을 제조하기에 유용한 다른 방법은 활성 성분 및 부형제의 용액의 제제를 제조하고, 이어서 침전, 여과 및 분쇄하거나, 또는 이어서 냉동-건조에 의해서 용매를 제거하고, 이어서 목적하는 입자 크기로 분말을 분쇄하는 것이다. 일 실시형태에서, 약제학적 입자는 3 내지 1000마이크로미터, 예컨대 최대 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000마이크로미터의 최종 크기를 갖는다. 또 다른 실시형태에서 약제학적 입자는 10 내지 500마이크로미터의 최종 크기를 갖는다. 또 다른 실시형태에서 약제학적 입자는 50 내지 600마이크로미터의 최종 크기를 갖는다. 또 다른 실시형태에서 약제학적 입자는 100 내지 800마이크로미터의 최종 크기를 갖는다.
또 다른 양상에서, 본 개시내용은 본 명세서에 기술된 단위-투여 형태의 제조 방법을 제공하고, 방법은 글리칸 치료제(예를 들어, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제)를 제공하는 단계; 글리칸 치료제를 단위-투여 형태(예를 들어, 본 명세서에 기술된 단위-투여 형태)로 제형화하는 단계, 단위-투여 형태를 패키징하는 단계, 패키징된 단위-투여 형태를 레이블링하는 단계, 및/또는 패키징 및 레이블링된 제제를 판매용으로 판매 또는 제공하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기술된 단위-투여 형태는 또한 가공될 수 있다. 일 실시형태에서, 가공은 하기 중 하나 이상을 포함한다: 투여 형태를 약제학적 조성물로 가공, 예를 들어 제2 성분, 예를 들어 부형제 또는 완충제와 제형화, 조합하는 단계; 더 작거나 더 큰 분취물로 분배하는 단계; 용기, 예를 들어 기체 또는 액체 밀봉 용기에 배치하는 단계; 레이블과 함께 패키징하는 단계; 상이한 위치로 이송 또는 이동시키는 단계. 일 실시형태에서, 가공은 하기 중 하나 이상을 포함한다: 분류하는 것, 선택하는 것, 허용 또는 폐기하는 것, 출시 또는 보류하는 것, 약제학적 조성물로 가공하는 것, 운송하는 것, 상이한 위치로 이동시키는 것, 제형화하는 것, 레이블링하는 것, 패키징하는 것, 미리 결정된 역치의 충족 여부에 따라서 상업적으로 출시 또는 판매용으로 판매 또는 제공하는 것. 일부 실시형태에서, 가공된 투여 형태는 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제를 포함한다.
일부 실시형태에서, 가공은 하기 중 하나 이상을 포함한다: 투여 형태를 약제학적 조성물로 가공하는 것, 예를 들어, 제2 성분, 예를 들어 부형제 또는 완충제와 제형화, 배합하는 것; 더 작거나 더 큰 분취물로 나누는 것; 용기, 예를 들어, 기체 또는 액체 기밀 용기에 배치하는 것; 레이블 작업을 하는 것; 상이한 위치로 운반 또는 이동시키는 것. 일 실시형태에서, 가공은 하기 중 하나 이상을 포함한다: 분류하는 것, 선택하는 것, 허용 또는 폐기하는 것, 출시 또는 보류하는 것, 약제학적 조성물로 가공하는 것, 운송하는 것, 상이한 위치로 이동시키는 것, 제형화하는 것, 레이블링하는 것, 패키징하는 것, 결정에 따라서 대상업적으로 출시 또는 판매용으로 판매 또는 제공하는 것. 또 다른 실시형태에서, 글리칸 치료 조성물을 포함하는 경구 투여 형태가 제공되며, 여기서 경구 투여 형태는 시럽이다. 시럽은 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 또는 85%의 고체를 포함할 수 있다. 시럽은 약 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 또는 50%의 액체, 예를 들어, 물을 포함할 수 있다. 고체는 글리칸 치료 조성물을 포함할 수 있다. 고체는 예를 들어, 약 1 내지 96%, 10 내지 96%, 20 내지 96%, 30 내지 96%, 40 내지 96%, 50 내지 96%, 60 내지 96%, 70 내지 96%, 80 내지 96%, 또는 90 내지 96%의 글리칸 치료 조성물일 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 글리칸 치료 조성물은 점성 유체로서 제형화된다.
일 실시형태에서, 조성물은 거품형성 성분, 중화 성분, 또는 수불용성 식이 섬유를 포함한다. 거품형성 성분은 중탄산나트륨, 탄산나트륨, 및 탄산칼슘 로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성원일 수 있다. 일 실시형태에서 중화 성분은 시트르산, L-타타르산, 푸마르산, L-아스코르브산, DL-말산, 아세트산, 락트산, 및 무수 시트르산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성원일 수 있다. 일 실시형태에서 수-불용성 식이 섬유는 결정질 셀룰로스, 밀 브랜, 오트 브랜, 구과 섬유, 콩 섬유, 및 비트 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성원일 수 있다. 제형은 수크로스 지방산 에스터, 분말 당, 과즙 분말, 및/또는 착향료 물질을 함유할 수 있다.
일부 실시형태에서, 투여 형태는 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 GI관의 특정 영역(들), 예컨대 소장 또는 대장에서 방출하도록 제형화된다. 일부 실시형태에서, 투여 형태는 치료 글리칸 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 GI관의 특정 영역(들), 예컨대 맹장, 상행 결장, 횡횅 결장, 하행 결장, 에스상 결장, 및/또는 직장에서 방출하도록 제형화된다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 효소-반응성 전달 시스템이다. 예를 들어, 트립신에 의해서 분해되는 펩타이드에 의해서 결교결합된 하이드로젤을 사용하여 트립신 반응성 중합체를 제조할 수 있다. 트립신은 소장에서 활성이다. 트립신-반응성 전달 시스템을 사용하여 약제학적 글리칸 치료 조성물을 소장에 표적 전달할 수 있다. 또 다른 예에서, 알부민과 가교결합된 폴리(바이닐 피롤리돈)으로 이루어진 효소-소화율 하이드로젤이 펩신의 존재하에서 분해된다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물의 투여 형태는 GI관의 특정 부위에서 장기적인 보유를 가능하게 하는 전달 장치이다. 예를 들어, 위보유성(gastroretentive) 전달 시스템은 약제학적 글리칸 치료 조성물이 위로 장기적으로 방출되는 것을 가능하게 한다. 위보유성 전달은 위 또는 상부 소장에서 박테리아를 조절하는 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위해서 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 위의 점막 표면에 접착하는 점막접착성 전달 시스템이다. 이들은 전형적으로 다수의 수소-결합 기를 갖는 중합체, 예를 들어, 가교-결합된 폴리아크릴산, 나트륨 카복시메틸 셀룰로스, 나트륨 알지네이트, 카라기난, 카보폴 934P, 또는 티올레이트화 폴리카보필로 구성된다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 위의 크기를 신속하게 증가시키는 확장 전달 시스템인데, 이것은 유문을 통한 이의 통과를 느리게 한다. 이러한 시스템은 위에서 펼쳐지는 시스템을 포함하고, 예를 들어 기하학적 형상, 예컨대 사면체, 고리, 디스크 등이 젤라틴 캡슐 내에 포장될 수 있다. 캡슐이 용해할 때, 그 형상이 펼쳐진다. 시스템은 1종 이상의 침식 가능한(erodible) 중합체(예를 들어, 하이드록시프로필 셀룰로스), 1종 이상의 침식 가능하지 않은 중합체(예를 들어, 폴리올올레핀, 폴리아미드, 폴리우레탄)으로 구성될 수 있다. 이어서, 글리칸 치료제를 중합체 매트릭스 내에 분산시킬 수 있다. 보유 시간은 중합체 블렌드에 의해서 미세하게 조정될 수 있다. 대안적으로, 위의 산성 pH에서 안정하지만 추가로 GI관을 따라서 중성/알칼리성 조건에서 용해하는 탄성 중합체로부터 제조된 장치가 사용될 수 있다. 일러한 중합체 제형은, 장치가 위에 존재할 때 장 폐색을 예방할 수 있다. 예를 들어, 폴리(아크릴로일 6-아미노카프로산)(PA6ACA) 및 폴리(메타크릴산-co-에틸 아크릴레이트)(유드라짓 L 100-55)로 구성된, 카복실기들 간의 수소 결합에 의해서 가교결합된 초분자 중합체 젤이 또한 사용될 수 있다. 다른 시스템은 팽윤성 부형제, 예컨대 콜라겐 스폰지를 포함한다. 예를 들어, 하이드로젤 매트릭스(예를 들어 팽윤성 코어: 폴리바이닐 피롤리돈 XL, 카보폴 934P, 탄산칼슘)는 위에서 2 내지 50배 팽윤한다. 초다공성 하이드로젤 복합물은 수 분 내에 이의 본래 부피의 수 백배로 팽윤한다. 일부 시스템은 기체 생성을 이용하여 팽창, 예를 들어 이산화탄소-생성, 친수성 막에 의해서 둘러싸인 팽창성 시스템을 달성한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 밀도-제어형 전달 시스템이다. 이들 시스템은 위액에서 부유하거나 또는 가라앉도록 설계되는데, 이것은 위로부터의 이것의 비움을 지연시킨다. 예를 들어, 고-밀도 시스템은 장치가 유문 아래에서 위의 바닥으로 침강하는 것을 가능하게 하여, 위 비움을 방지한다. 다른 시스템은 저-밀도/부유 시스템이다. 이러한 장치는 예를 들어, 중공 챔버 내에 포획된 공기를 포함할 수 있거나 저-밀도 물질, 예컨대 지방, 오일, 또는 폼 분말을 혼입할 수 있다. 저 밀도는 팽윤을 통해서 달성될 수 있고, 예를 들어 위액에 접촉할 때 하이드로콜로이드를 함유하는 캡슐이 용해하여, 하이드로콜로이드가 팽윤하여 점액성 바디(mucous body)를 형성한다. 대안적인 중합체는 키토산, 나트륨 알지네이트, 및 글리세롤 모노올레이트 매트릭스를 포함한다. 저 밀도는 기체 생성을 통해서 달성될 수 있다. 예를 들어, 탄산염 및 임의로 시트르산이 적재된 정제는 산성 수성 매질과 접촉한 후 이산화탄소를 발생시킨다. 생성된 이산화탄소는 젤링 하이드로콜로이드 내에 포획되어 시스템을 부유하게 한다. 하이드로콜로이드는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 및 카보폴 934P을 포함한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 소장 또는 대장에서 장치를 보유하도록 하는 설계를 이용한다. 장치의 위치-특이적인 본성은 촉발 특이적인 촉발 방법, 예를 들어, pH, 효소 등에 의해서 제공된다. 이들은 점막접착 및 또한 미세바늘 환제를 위해서 설계된 시스템을 포함한다. 미세바늘 환제는 pH-반응성 코팅에 캡슐화된 미세바늘로 찔러지는 약물 저장소를 포함한다. 환제가 GI관에서 목적하는 위치에 도달하고, 코팅이 용해할 때, 미세바늘이 GI관의 라이닝에 박히는 것이 가능해 진다. 다른 실시형태에서, 미세바늘 환제는 시트르산 및 중탄산나트륨 각각이 충전된 2개의 화학적 부품으로 이루어진 캡슐을 포함한다. 환제가 소화계에서 용해함에 따라서, 2개의 물질 사이의 장벽이 침식하여, 그들이 혼합되고, 캡슐의 외부층을 통해서 소장의 라이닝으로 당류의 미세바늘을 밀어넣는 화학 반응을 생성한다. 당류 바늘은 당류가 흡수될 때 인접한 혈관으로 전달되는 약물로 충전될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 pH 민감성 중합체 코팅을 이용한다. 예를 들어, pH-의존적인 중합체(2상 또는 3상)는 낮은 pH 수준에서 불용성(예를 들어, 위, pH 1 내지 2에서 산 저항성)일 수 있고, pH가 예를 들어, 십이지장에서 약 5.5 내지 6.2로, 상행 결장에서 약 pH 5.7로, 맹장에서 pH 6.4로, 횡횅 결장에서 약 pH 6.6으로, 하행 결장에서 약 pH 7.0으로, 회장에서 약 7.2 내지 7.5로, 또는 원위 소장에서 약 pH 7.5로 증가할 때 상당히 가용성이될 수 있다. 일례에서, 타르짓(TARGIT)(등록상표) 기술이 위장(GI)관에서 약제학적 글리칸 치료 조성물의 부위-특이적인 전달을 위해서 사용될 수 있다. 시스템은 사출 성형된 전분 캡슐 상에 pH-민감성 코팅을 이용하여 말단 회장 및 결장을 표적으로 한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 지연 방출형 시스템 또는 시간 제어 방출형 시스템이다. 이러한 시스템은 통상적으로 pH 민감성 및 지속 방출 기능과 조합될 수 있는 장용 코팅을 이용한다. 예를 들어, 3종의 성분: 글리칸 치료제-함유 코어 정제(즉시 방출 기능), 프레스-코팅된, 팽윤성 소수성 중합체층(예를 들어 하이드록시프로필 셀룰로스층(HPC), 및 지속 방출 기능으로 구성된 ETP(장용 코팅된 지속-방출 프레스 코팅된) 정제가 사용될 수 있다. 유도기의 기간은 중합체층 및 장용 코팅층(산 저항성 기능)의 중량 또는 조성에 의해서 제어될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 정제 및 캡슐의 유드라짓(Eudragit)(등록상표) 장용 코팅을 이용한다. 다른 적합한 합성 중합체는 셸락, 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트, 하이드록시프로필메틸 셀룰로스, 폴리바이닐 아세테이트 프탈레이트 및 폴리 글루탐산 코팅, 예컨대 폴리-γ-글루탐산(γ-PGA)을 포함한다. 이들 코팅은 점막접착성 방출 전략 및 pH-의존적인 방출 전략 둘 모두를 조합한다. 결장 표적화 전달을 향상시키기 위해서, 유드라짓(등록상표)은 이것이 가용성인 pH를 변경하는 측쇄 기 조성이 다양한 메타크릴 공-중합체이다. 예를 들어, 유드라짓(등록상표)-코팅된 시스템의 경우, 위에서(예를 들어 pH 1.4에서), 그리고 소장에서(예를 들어, pH 6.3에서), 어떤 유의한 약물 방출도 일어나지 않는 반면, 회맹부 영역의 pH 7.8에서 유의한 약물 방출이 인지될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 미생물-촉발되는 시스템, 예컨대 다당류계 전달 시스템이다. 다당류계 전달 시스템은 키토산 및 펙틴의 코팅을 비롯하여 생분해성 및 점막접착성 중합체 코팅을 함유한다. 다른 적합한 천연 중합체는 예를 들어, 구아 검, 이눌린, 사이클로덱스트린, 덱스트란, 아밀라제, 콘드로틴 황산염, 및 로커스트 빈 검을 포함한다. 이들 전달 시스템은 글리칸 치료제를 소장에 대해서 표적화하는 데 사용될 수 있다. 자연 발생 다당류, 예컨대 구아검, 잔탄 검, 키토산, 알지네이트 등을 갖는 코팅은 결장 소화관 미생물상, 예를 들어 효소, 예컨대 소화관 미생물상, 예를 들어 효소s 예컨대, 자일로시다제, 아라비노시다제, 갈락토시다제 등에 의해서 분해된다. 예를 들어, 코데스(CODES)(상표명) 기술을 사용하여 약제학적 글리칸 치료 조성물을 전달할 수 있다. 이 시스템은 다당류 코팅을 pH-민감성 코팅과 조합한다. 일부 실시형태에서, 시스템은 중합체 코팅의 3개의 층으로 코팅된 코어 정제로 이루어진다: 외부 코팅은 유드라짓 L로 구성된다. 이 코팅은 십이지장에서 용해되고, 다음 코팅을 노출시킨다. 다음 코팅은 유드라짓 E로 구성된다. 이 코팅은 내부 코어에 존재하는 락툴로스의 방출을 허용한다. 락툴로스는 주변 pH를 낮추는 단쇄 지방산으로 대사되는데, 여기서 유드라짓 E 층이 용해한다. 유드라짓 E의 용해는 글리칸 치료제의 노출을 유발한다. 결장에 존재하는 박테리아는 코어 정제로부터 방출된 다당류의 분해를 맡는다. 다당류의 정제를 둘러싼 내용물의 pH를 낮추는 유기산 형성을 유발할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 압력-제어 전달 시스템이다. 시스템은 소장보다 결장에서 더 높은 압력이 존재한다는 사실을 이용한다. 예를 들어, 수 중에 불용성인 에틸셀룰로스 시스템의 경우, 글리칸 치료제의 방출은 결장의 내강에서의 압력으로 인한 수-불용성 중합체 캡슐의 이어지는 붕괴를 샐성한다. 방출 프로파일은 에틸셀룰로스의 두께, 캡슐 크기 및/또는 캡슐의 밀도를 변화시킴으로서 조정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 박동성(pulsatile) 결장 표적화 전달 시스템이다. 예를 들어, 시스템은 펄신캡(pulsincap) 시스템일 수 있다. 이용되는 캡슐은 글리칸 치료제의 방출을 제어하는 캡슐에 위치된 플러그를 포함한다. 팽윤성 하이드로젤(예를 들어 하이드록실 프로필 메틸 셀룰로스(HPMC), 폴리 메틸 메타크릴레이트 또는 폴리바이닐 아세테이트)가 약물 내용물을 밀봉시킨다. 캡슐이 유체와 접촉할 때 플러그가 캡슐로부터 밀려 나오고 글리칸 치료제가 방출된다. 방출 프로파일은 플러그와 캡슐 본체의 교차점 및/또는 길이를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 또 다른 시스템은 포트 시스템이다. 캡슐 본체는 반-침투성 막에 동봉되어 있다. 불용성 플러그는 삼투성 활성제 및 글리칸 치료제로 이루어진다. 캡슐이 유체와 접촉할 때 반-침투성 막은 유체의 유입을 허용하여 이것이 캡슐 본체 내의 압력을 증가시킨다. 이는 플러그의 배출 및 글리칸 치료제의 방출로 이어진다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 삼투적으로 제어되는 결장 표적화 전달 시스템이다. 예시적인 시스템, OROS-CT는 경질 젤라틴 캡슐 내에 캡슐화된 삼투압 유닛(최대 5 또는 6의 푸시 풀(push pull) 유닛으로 이루어진다. 푸시 풀 유닛은 외부 장용 불침투성 막 및 내부 반-침투성 막을 갖는 이중층이다. 푸시 풀의 내부, 중심 부분은 약물 층 및 푸시 층으로 이루어진다. 글리칸 치료제는 반-침투성 막을 통해서 방출된다. 푸시 풀 유닛을 둘러싼 캡슐 본체는 투여 직후에 용해된다. GI관에서 장용 불침투성 막은 물 흡수를 예방한다. 장용 코팅이 소장(더 높은 pH, >7)에서 용해되어 물이 반-침투성 막을 통해서 유닛으로 들어가고, 푸시 층의 팽윤을 유발하여 글리칸 치료제가 밀려 나온다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 "스마트(smart) 환제"이고, 이것을 사용하여 회맹부 밸브에 도달하기 직전에 글리칸 치료제를 방출할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 위한 투여 형태는 직장 투여 제형이다. 예를 들어, 관장제가 액체 제형의 약제학적 글리칸 치료 조성물을 직장에 도입한다. 투여되는 부피는 전형적으로 10㎖ 미만이다. 좌약이 약제학적 글리칸 치료 조성물을 직장에 도입한다. 좌약은 직장으로 삽입될 때 글리칸 치료제를 방출하는 용융 또는 용해하는 고체 투여 형태이다. 좌약 제형을 위한 전형적인 부형제는 코코아 버터, 폴리에틸렌 글리콜 및 아가를 포함한다.
폴리페놀의 생성, 추출물의 합성 및 제조
본 명세서에는 글리칸 치료 제제 및 폴리페놀 제제를 포함하는 약제학적 조성물이 제공된다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물은 적어도 1종의 폴리페놀을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물은 복수의 폴리페놀을 포함한다.
글리칸 치료제의 제제 및 폴리페놀의 제제는 별도로 생성될 수 있다. 예를 들어, 글리칸 치료제의 제제는 합성될 수 있고, 폴리페놀의 제제는 본 명세서에 기술된 바와 같이 추출될 수 있다. 또 다른 예에서, 글리칸 치료제의 제제는 합성될 수 있고, 폴리페놀의 제제는 또한 본 명세서에 기술된 바와 같이 합성될 수 있다. 추가의 또 다른 예에서, 글리칸 치료제의 제제는 합성될 수 있고, 폴리페놀의 제제는 공급원으로부터 추출된 복수의 폴리페놀 및 합성된 복수를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀의 제제는 폴리페놀을 함유하는 추출물로부터 생성된다. 다른 실시형태에서, 폴리페놀의 제제는 합성된 폴리페놀을 포함한다.
약제학적 조성물 및 의료 식품은 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해서 글리칸 치료제의 제제를 폴리페놀의 제제와 혼합함으로써 생성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제제는 0.000000001:1, 0.00000001:1, 0.0000001:1, 0.000005:1, 0.00001:1, 0.0001:1. 0.001:1, 0.01:1, 0.1:1, 0.5:1, 1:1, 1:2, 1:5, 1:10, 1:100, 1:1,000, 1:10,000, 1:100,000, 1:1000,000 (v/v), (w/w), (w/v) 또는 몰비(글리칸:폴리페놀, 폴리페놀:글리칸)로 혼합된다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀의 제제는 식물, 식물 부분, 식물 세포, 또는 식물 생성물로부터 추출된다. 식물 부분의 예는 수피, 꽃, 꽃잎, 줄기, 자루, 괴경(tuber), 뿌리, 열매, 베리, 종자, 넛트, 잎이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 식물 생성물의 예는 압착 찌꺼기(pomace), 과즙, 펄프, 껍질, 매시(mash), 페이스트, 및 슬러릴를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 식물의 예는 블루베리, 크랜베리, 포도, 복숭아, 자두, 석류, 콩, 레드 와인, 홍차, 녹차를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 다양한 식물, 식물 부분, 또는 식물 생성물로부터 추출된다. 일부 실시형태에서 폴리페놀 추출물은 다양한 식물, 식물 부분, 또는 식물 생성물과 배합된다.
폴리페놀은 임의의 적합한 공급원, 예컨대, 예를 들어 정향(clove), 페퍼민트, 팔각(star anise), 코코아 분말, 오레가노, 셀러리 씨, 블랙 초크베리, 다크 초콜렛, 아마자 밀(flaxseed meal), 블랙 엘더베리, 케슈넛, 커먼 세이지, 로즈마리, 스피아민트, 커먼 타임(common thyme), 로우부시 블루베리, 블랙커런트, 케이퍼, 블랙 올리브, 하이부시 블루베리, 헤이즐넛, 피칸 너트, 콩가루, 자두, 그린 올리브, 스윗 바질, 커리, 분말, 단양 앵두, 글로브 아티초크 헤드(globe artichoke head), 블랙베리, 볶은 대두, 우유 초콜렛, 딸기, 레드 치커리, 레드 라즈베리, 커피, 필터, 생강, 홀 그레인 강력분, 프룬, 아몬드, 적포도, 적양파, 그린 치커리, 커먼 타임, 프레시(fresh), 정제 옥수수분, 콩, 템페, 홀 그레인 호밀분, 사과, 시금치, 샬롯, 레몬 버베나, 홍차, 레드 와인, 녹차, 콩 요거트, 황양파, 소이 미트(soy meat), 홀 그레인 밀가루, 순수한 사과 과즙, 순수한 석류 과즙, 엑스트라-버진 올리브유, 블랙빈, 복숭아, 순수한 블러드 오렌지 과즙, 커민, 순수한 포도 과즙, 화이트 빈, 계피, 순수한 블론드 오렌지 과즙, 브로콜리, 레드커런트, 두부, 순수한 레몬 과즙, 홀 그레인 귀리분, 살구, 캐러웨이, 정제 호밀분, 아스파라커스, 월넛, 감자, 세일란 시나몬(Ceylan cinnamon), 파슬리, 넥타린, 컬리 엔다이브, 마조람, 적상추, 초콜렛 우유 음료, 퀸스, 엔다이브(에스카롤), 두유, 순수한 푸멜로 과즙, 유채유, 배, 콩나물, 청포도, 당근, 식초, 콩 치즈, 화이트 와인, 및 로즈 와인을 비롯한 폴리페놀이 풍부한 식품으로부터 추출될 수 있다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 식물 과즙으로부터 추출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 식물 과즙은 블루베리, 블랙베리, 라즈베리, 호켄베리, 구스베리, 보이센베리, 아사이베리, 베네베리 바베리, 비어베리, 빌베리, 초크베리, 번크베리, 버팔로 베리, 초크체리, 카우베리, 엘더베리, 크랜베리, 듀베리, 커런트, 파클베리, 고지베리, 구스베리, 포도, 홀리베리, 허클베리, 아이비베리, 준베리 주니퍼베리, 링곤베리, 로간베리, 겨우살이 열매, 나니베리, 오레곤 포도, 감, 포크베리, 프리벳 베리, 살몬베리, 딸기, 슈거베리, 테이베리, 팁플베리, 뽕나무, 붉은 뽕나무, 블랙 뽕나무, 곰딸기, 노루발풀, 예우 베리, 또는 영 베리의 과즙이다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 예를 들어, 폴리페놀 내용물의 조성 또는 양을 변경하기 위해서 변형되거나, 재배되거나, 조작되거나 달리 변화된 식물 또는 식물 조직으로부터 추출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 식물 또는 식물 조직을 식물 또는 식물 조직을 수확하거나 단리하기 전에 또는 그 후에 폴리페놀-유도제(예를 들어 화학 작용제 또는 방사선, 예컨대 UV)로 처리하거나, 이것에 적용하거나, 이것과 접촉시켜서, 예를 들어 처리되지 않은 식물 또는 조직 또는 폴리페놀-유도제에 적용되지 않거나 또는 이것과 접촉되지 않은 식물 또는 조직과 비교할 때, 식물 또는 식물 조직에 의한 폴리페놀의 생산을 유도 또는 자극하거나, 또는 식물 또는 식물 조직에서 폴리페놀의 상대적인 양을 증가시킨다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 약제학적 조성성물은 관련 기술 분야에 공지된 임의의 방법에 의해서 추출될 수 있는 폴리페놀의 제제를 포함한다. 예를 들어, 추출 방법은 하기 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: i) 공급원을 건조시키는 단계; ii) 공급원을 밀링, 그라인딩, 크러싱, 블렌딩 또는 달리 균질화시키는 단계; iii) 예를 들어, 용매를 사용하여 폴리페놀을 공급원으로부터 추출하는 단계.
공급원 물질을 추출 동안 임의로 효소로 전처리할 수 있거나 또는 효소로 처리할 수 있다. 효소의 예는 펙틴분해성(pectinolytic) 및 세포벽 다당류 절단 효소를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
용매는 관련 기술 분야에 공지된 적합한 용매일 수 있다. 예를 들어, 용매는 유기 용매 예컨대 메탄올, 에탄올, 아세톤, 및 에틸 아세테이트(이에 제한되지 않음), 임의로 수성 용매(물을 포함함)일 수 있다. 바람직한 경우, 용매는 유기산, 예컨대 트라이플루오로아세트산, 폼산, 아세트산, 시트르산, 염산, 타타르산, 황산, 또는 인산(이에 제한되지 않음)을 포함할 수 있다. 용매는 임의의 적합한 비의 유기 용매와 산의 혼합물일 수 있다. 용매는 초임계 CO2를 포함할 수 있다.
추출은 0 내지 100℃에서 수행될 수 있다. 추출 방법은 마세레이션(maceration) 및 속슬렛(soxhlet) 추출, 회전식 증발, 마이크로파-보조 추출, 초음파-보조 추출, 준임계(subcritical) 물 추출, 초임계 유체 추출, 가압 유체 추출, 가압 액체 추출, 및 가속화 용매 추출을 포함한다.
일부 실시형태에서, 추출은 동일한 공급원 물질상에서 다회 수행될 수 있다. 바람직한 경우, 공급원 물질로부터의 다회 추출이 조합될 수 있다. 다른 실시형태에서, 상이한 공급원 물질로부터의 다회 추출이 조합될 수 있다.
폴리페놀 추출물의 정제 및 분별은 i) 순차적인 추출 또는 액체-액체 분배, ii) 고체상 추출, iii) 향류식 크로마토그래피, 및 iv) 원심분리를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해서 달성될 수 있다. 순차적인 추출의 경우, 조 추출물을 비-극성 용매로 세척하여 지질을 제거할 수 있다. 비-극성 용매의 예는 헥산, 다이클로로메탄, 및 클로로폼이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 고체상 추출의 경우, 조 추출물을 고체상 결합 물질 상에서 세척하여 폴리페놀 치환체를 추출하고/하거나 당을 제거할 수 있다. 일부 실시형태에서, 수용성 구성성분, 예컨대 당 및 유기산을 산성화된 물로 제거한다. 고체상 결합 물질의 예는 C18, 암벌라이트 XAD-2, XAD-7, XAD-16, 오아시스(Oasis) HLB, 실리카계 C8, 공중합체계 HLB, PH, ENV+, RP-C18, 토요펄(Toyopearl), LH-20, 폴리아미드 수지, 및 MCX이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 경우, 폴리페놀은 용리 용매 및 용매 pH를 조정함으로써 추가로 분별될 수 있다. 용리액의 예는 에탄올, 메탄올, 아세톤, 및 물, 및 이들의 임의의 조합물을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시형태에서, 페놀산은 물로 용리된다. 일부 실시형태에서, 비중합체 페놀은 산성화된 에틸 아세테이트로 용리된다. 일부 실시형태에서, 중합체 페놀은 물, 아세톤, 에탄올, 및/또는 메탄올의 조합물로 용리된다. 일부 실시형태에서, 프로시아니딘은 아세톤 및 물로 용리된다.
일례로서, 프로안토시아니딘은 포도 베리 껍질으로부터 단리될 수 있다. 포도 베리로부터 과즙을 짜서 버린 후, 포도 껍질을 수집할 수 있다. 적합한 용매, 예를 들어 아세톤/물 혼합물을 사용하여 포도 베리 껍질로부터 폴리페놀을 추출할 수 있다. 이어서, 용매를 제거한다. 예를 들어, 클로로폼을 사용하여 수상 추출을 수행할 수 있고, 추출물을 임의로 냉동 건조시킬 수 있다. 생성된 분말을 흡착 크로마토그래피를 사용하여 정제할 수 있다. 프로안토시아니딘을 세척하고, 용매(예를 들어 메탄올, 아세톤) 및 트라이플루오로아세트산으로 용리시킬 수 있다. 이어서, 용매를 제거하고, 수상을 임의로 냉동 건조하여 프로안토시아니딘 분말을 생성한다.
다양한 방법을 사용하여 생성된 프로안토시아니딘 혼합물을 특징분석할 수 있다. 과량의 플로로글루시놀의 존재하에서의 산-촉매작용을 사용하여 하위단위 조성, 전환 수율 및 평균 중합도를 측정할 수 있다. 폴리페놀의 질량 분포를 질량 분광분석법으로 측정한다. 질량 분광분석법 방법은 적합한 용매(예를 들어 메탄올/아세토니트릴) 중의 폴리페놀의 용해 및 전기분무기로의 주입으로 이루어진다. 겔 투과 크로마토그래피는 용리 피크의 스펙트럼을 제공할 수 있고, 다이메틸폼아마이드로서 이동상을 사용하여 등용매 조건하에서 수행되는, 일렬의 2개의 칼럼(예를 들어, TSKgel G3000 Hxl 입자 크기 6um, 이어지는 G2500 Hxl 입자 크기 5um, 둘 모두 300 x 7.8㎜ 내경)을 사용하여 수행된다. 안료화된 프로안토시아니딘은 UV-Vis 분광광도법을 사용하여 특징분석할 수 있다. 마지막으로, 분말 샘플을 틴 컵(tin cup)에 적재하고, 원소 분석기, 예컨대 예를 들어, 칼로 에르바(Carlo Erba) EZ 1108를 사용하여 분석을 실시함으로써 C, H, 및 N에 대한 원소 분석을 수행한다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 조성물은 합성 폴리페놀을 포함한다. 폴리페놀은 적합한 식물 공급원(예를 들어 식물 추출물)으로부터 유래될 수 있을 뿐만 아니라 합성될 수도 있다. 폴리페놀은 관련 기술 분야에 공지된 화학적 방법, 생화학적 방법 또는 생명공학적 방법의 적합한 조합을 통해서 합성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀을 자연 공급원으로부터 추출하고, 이어서 화학적 방법, 생화학적 방법 또는 생명공학적 방법을 통해서 변형시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 합성 또는 변형된 폴리페놀 화학 구조는 자연에서 발견되지 않는다. 화학 변형의 예는 메틸화, 하이드록실화, 프레닐화, 글리코실화, 이량체화, 중합을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 글리코실화의 예는 글루코시드, 갈락토시드, 아라비노시드, 람노시드를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
폴리페놀의 화학적 합성 방법은 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 예를 들어, 문헌[Quideau S et al. "Plant Polyphenols: Chemical Properties, Biological Activites, and Synthesis", Angewandte Chemie 2011, 50, 586-621]에 기술되어 있다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 합성되거나, 또는 예를 들어, 적합한 반응을 촉매작용하기 위한 효소를 사용하여 생명공학적 방법을 통해서 변형된다. 반응은 세포 내에서(예를 들어 박테리아, 효모, 식물 세포에서), 또는 예를 들어 박테리아, 효모, 또는 식물 세포로부터 수득된 추출물 또는 용해물에서 일어날 수 있다. 일부 실시형태에서, 특이적인 효소를 적합한 완충계에서 그리고 적합한 반응 조건하에서 단리하여 사용한다. 폴리페놀의 생명공학적 합성 방법은 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 예를 들어, 문헌[Cress B et al. "Isoflavonoid Production By Genetically Engineered Microorganisms", Natural Products. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013. 1647-1681]; [Trantas EA et al. "When Plants Produce Not Enough Or At All: Metabolic Engineering Of Flavonoids In Microbial Hosts", Frontiers in Plant Science 2015, 6]에 기술되어 있다.
폴리페놀은 임의의 적합한 방법에 의해서 정량 또는 분석될 수 있다. 일부 실시형태에서, 농도를 알고 있는 참조 표준품(예를 들어 폴리페놀 또는 복수의 폴리페놀)을 측정에서의 비교를 위해서 사용한다. 일부 실시형태에서, 전체 폴리페놀은 폴린-데니스법(Folin-Denis method), 폴린-시오칼토법(Folin-Ciocalteau method), 과망간산염 적정, 철 염을 사용한 비색법, HPLC, 물질의 침전, 또는 전자기 흡수를 통해서 정량분석된다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀 부류를 정량분석한다. 예를 들어, 안토시아닌은 하나의 pH 또는 다양한 pH에서 파장 490 내지 550nM에서의 전자기 흡수를 사용하여 정량분석될 수 있다. 프로안토시아니딘은 비색 방법, 물질 침전 또는 단백질 결합 검정법, 또는 이들의 조합을 사용하여 정량분석될 수 있다. 또 다른 예에서, 탄닌은 칼륨 아이오다이드, 로다닌, 또는 나트륨 질산염, 또는 단백질 결합 검정법, 또는 이들의 조합을 사용하여 정량분석될 수 있다. 일부 실시형태에서, 기체 크로마토그래피를 폴리페놀 또는 복수의 폴리페놀의 분리 및 정량분석을 위해서 사용한다. 바람직한 경우, 폴리페놀을 기체 크로마토그래피 전에, 변형시켜서 예를 들어 폴리페놀을 더 휘발성으로 만들 수 있다. 대안적으로 또는 또한, 폴리페놀은 임의로 다양한 고체 지지체 및 이동상을 사용하여, HPLC를 통해서 정량분석된다. 폴리페놀은 또한 질량 분광분석법(MS)을 통해서 정량분석될 수 있다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀은 임의로 다양한 고체 지지체 및 이동상을 사용하여 HPLC-MS를 사용하여 정량분석된다. 일부 실시형태에서, 폴리페놀의 항산화 능력을 측정한다. 예를 들어, 폴리페놀의 항산화 능력은 트롤록스(Trolox) 등가물 항산화 능력 검정법, 산화 라디칼 흡수 능력 검정법, 총 라디칼-트랩핑 항산화 파라미터 검정법, 제2철 이온 환원 항산화 출력 검정법, 구리 이온 환원 항산화 능력 검정법, 또는 이들의 조합을 통해서 측정될 수 있다.
페놀 추출, 정제, 분석 및 정량분석을 위한 다른 방법은 관련 기술 분야에 공지되어 있고, 예를 들어, 문헌[Dai J. and Mumper RJ, "Plant Phenolics: Extraction, Analysis and Their Antioxidant and Anticancer Properties", Molecules 2010, 15(10), 7313-7352]에 기술되어 있다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 예를 들어, 라스킨(Raskin) 등의 미국 특허 공개 제20140328997호에 기술된, 다양한 공급원으로부터의 단백질을 사용하고, 임의로는 pH를 변화시켜서 단백질을 사용하여 추출 및/또는 농축될 수 있다.
일부 실시형태에서, 추출된 폴리페놀의 수율은 ㎍/kg 공급원 물질 단위이다. 일부 실시형태에서, 추출된 폴리페놀의 수율은 ㎎/kg 공급원 물질 단위이다. 일부 실시형태에서 추출된 폴리페놀의 수율은 g/kg 공급원 물질 단위이다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀의 제제는 플라보노이드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 플라보노이드는 안토시아닌, 안토시아니딘, 칼콘, 다이하이드로칼콘, 다이하이드로플라보놀, 플라바놀, 플라반-3-올, 플라바논, 플라본, 플라보놀, 아이소플라보노이드, 프로안토시아니딘, 축합 탄닌, 비-가수분해성 탄닌이다. 일부 실시형태에서, 플라보노이드는 단량체이다. 일부 실시형태에서, 플라보노이드는 이량체이다. 일부 실시형태에서 플라보노이드는 중합체이다. 일부 실시형태에서 플라보노이드는 화학적으로 변형된다. 화학적 변형의 예는 메틸화, 하이드록실화, 프레닐화, 글리코실화이지만 이에 제한되는 것은 아니다. 글리코실화의 예는 글루코시드, 갈락토시드, 아라비노시드, 람노시드이지만 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀의 제제는 가수분해성 탄닌, 플로로탄닌, 리그난, 알킬메톡시페놀, 알킬페놀, 커쿠모이드(curcumoid), 푸라노쿠마린, 하이드록시벤즈알데하이드, 하이드록시벤조케톤, 하이드록시신남알데하이드, 하이드록시쿠마린, 하이드록시페닐프로펜, 메톡시페놀, 나프토퀴논, 페놀 터펜, 티로솔, 아루부틴, 카테콜, 피로카테콜, 레소르시놀, 쿠메스트롤, 페놀, 플로린, 피로갈롤, 플로로글루시놀, 살비아놀산, 하이드록시벤조산, 하이드록시신남산, 하이드록시페닐아세트산, 하이드록시페닐프로판산, 하이드록시페닐펜탄산, 스틸벤을 포함한다. 일부 실시형태에서 폴리페놀은 단량체이다. 일부 실시형태에서 폴리페놀은 이량체이다. 일부 실시형태에서 폴리페놀은 중합체이다. 일부 실시형태에서 폴리페놀은 화학적으로 변형된다. 화학적 변형의 에는 메틸화, 하이드록실화, 프레닐화, 글리코실화이지만 이에 제한되는 것은 아니다. 글리코실화의 예는 글루코시드, 갈락토시드, 아라비노시드, 람노시드이지만 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시형태에서, 추출물은 복수의 1종 이상(예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 또는 그 초과)의 표 5에 열거된 폴리페놀을 포함한다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제를 포함하는 약제학적 조성물은 복수의 1종 이상(예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or more)의 표 5에 열거된 폴리페놀을 포함한다.
키트
키트가 또한 고려된다. 예를 들어, 키트는 약제학적 글리칸 치료 조성물의 단위 투여 형태, 및 위장관 장애 또는 병태의 치료에서 글리칸 치료제의 사용을 위한 지시서를 함유하는 패키지 삽입물을 포함할 수 있다. 키트는 약제학적 글리칸 치료 조성물이 필요한 대상체에 의해서 사용되기에 적합한 패키징으로 약제학적 글리칸 치료 조성물을 포함한다. 본 명세서에 기술된 조성물 중 임의의 것이 키트의 형태로 패키징될 수 있다. 키트는 치료의 전체 과정 또는 치료의 과정의 일부에 충분한 약제학적 글리칸 치료 조성물 (임의로 프리바이오틱 물질, 프로바이오틱 박테리아, 및/또는 제2 치료제를 추가로 포함함)의 양을 함유할 수 있다. 약제학적 글리칸 치료 조성물의 용량은 개별적으로 패키징될 수 있거나, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 벌크로 또는 이들의 조합으로 제공될 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 키트는 치료 요법에서 투여 지점에 상응하는 글리칸 치료 조성물의 개별 용량을 적합한 패키징으로 제공하고, 여기서 용량은 하나 이상의 패킷에 패키징된다.
일 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 단일 용기, 또는 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 5개 초과의 용기의 벌크로 제공될 수 있다. 예를 들어, 각각의 용기는 1개월 동안 진행되는 치료 프로그램의 특정 주를 위한 충분한 약제학적 글리칸 치료 조성물을 함유할 수 있다. 하나를 초과하는 벌크 용기가 제공되면, 벌크 용기는 치료 기간의 전부 또는 일부를 위해서 충분한 약제학적 글리칸 치료 조성물을 제공하기 위해서 함께 적합하게 패키징될 수 있다. 용기 또는 용기들은 유용한 정보가 필요한 대상체 또는 치료 프로토콜을 수행하는 의사에게 유용한 정보, 예컨대, 예를 들어 투여 스케줄을 나타내는 레이블이 레이블링될 수 있다.
약제학적 글리칸 치료 조성물은 본 명세서에 기술된 바와 같이 다른 적합한 물질, 예컨대 프로바이오틱 박테리아, 프리바이오틱 물질 또는 다른 물질과 함께 패키징될 수 있다. 다른 물질 또는 물질들은 약제학적 글리칸 치료 조성물과 별도로 패키징될 수 있거나, 또는 약제학적 글리칸 치료 조성물과 혼합될 수 있거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 키트는 치료 과정 또는 치료 과정의 일부에서 사용될 의도의 모든 성분, 예를 들어, 약제학적 글리칸 치료 조성물 및 임의로 완충제, 부형제, 등, 프로바이오틱, 프리바이오틱 또는 치료제를 함유하는 투여 형태를 포함한다. 일 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 하나의 패키지 또는 패키지 세트에 패키징되고, 추가 성분, 예컨대 프로바이오틱 박테리아, 프리바이오틱스 및 치료제는 약제학적 글리칸 치료 조성물과 별도로 패키징된다.
키트는 서면 문서, 예컨대 지시서, 예상된 결과, 추천서, 설명서, 경고문, 임상 데이터, 의료 전문가를 위한 정보 등을 추가로 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 키트는 키트가 단지 의료 전문가의 지시하에서의 사용을 위해서 임을 나타내는 레이블 또는 다른 정보를 포함한다. 용기는 스쿠프(scoop), 주사기, 병, 컵, 적용기 또는 다른 측정 또는 제공 장치를 추가로 포함할 수 있다.
미생물 분류군, 마이크로바이옴의 게놈 및 기능적 상태를 조절하는 방법
본 명세서에는 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 박테리아 분류군의 존재비(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5 또는 그 초과의 분류군)를 조절하는 방법이 제공된다. 이들 방법은 인간 대상체에 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 분류군의 존재비를 조절하기에 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함한다. 박테리아 분류군의 존재비는, 글리칸 치료제가 투여될 때 다른 분류군에 비해서(또는 제때에 한 지점으로부터 또 다른 지점에 대한 것에 비해서) 증가될 수 있고, 그 증가는 적어도 5%, 10%, 25% 50%, 75%, 100%, 250%, 500%, 750% 증가 또는 적어도 1000% 증가일 수 있다. 박테리아 분류군의 존재비는 또한, 글리칸 치료제가 투여될 때 다른 분류군에 비해서(또는 제때에 한 지점으로부터 또 다른 지점에 대한 것에 비해서) 감소될 수 있고, 그 감소는 적어도 5%, 10%, 25% 50%, 75%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 감소, 또는 적어도 99.9% 감소일 수 있다. 일부 실시형태에서, 미생물 부조화가 이동하고, 1종 이상의 목적하지 않은 분류군이 증가되고/하거나 1종 이상의 목적하는 분류군이 증가된다. 글리칸 치료제의 투여는 대상체의 위장관 미생물상에서 목적하는 박테리아 분류군 및/또는 목적하지 않은 박테리아 분류군의 존재비를 조절하여, 미생물 부조화를 치료할 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 GI관에서 발견될 수 있는 1종 이상의 박테리아, 예컨대, 예를 들어, 박테로이데스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 알리스티페스, 블라우티아, 클로스트리디움, 코프로코쿠스, 도레아, 유박테리움, 라크노스피라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 페칼리박테리움, 오실로스피라, 및 숩돌리그라눌룸 속에 포함되는 것의 성장을 조절할 수 있다(예를 들어, 증가 또는 감소시킬 수 있다). 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 1종 이상의 박테리아, 예컨대, 예를 들어, 건강한 위장관 상태와 연관된다고 생각되는 것, 예컨대, 예를 들어, 아케르만시아, 아나에로필룸, 박테로이데스, 블라우티아, 비피도박테리움, 부티리비브리오, 클로스트리디움, 코프로코쿠스 , 디알리스터, 도레아, 푸소박테리움, 유박테리움, 페칼리박테리움, 라크노스피라, 락토바실루스, 파스콜락토박테리움, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 프레보텔라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 및 스트렙토코쿠스 속 중 1종 이상, 및/또는 아케르만시아 무니치필리아, 크리스텐세넬라 미누타, 클로스트리디움 코코시데스, 클로스트리디움 렙툼, 클로스트리디움 신덴스, 디알리스터 인비수스, 유박테리움 렉탈, 유박테리움 엘리젠스, 페칼리박테리움 프라우스니츠이, 스트렙토코쿠스 살리바리우스, 및 스트렙토코쿠스 써모필러스 종 중 1종 이상의 성장을 조절할 수 있다(예를 들어, 증가 또는 감소시킬 수 있다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 성장을 조절할 수 있다(예를 들어, 증가 또는 감소시킬 수 있다). 예시적인 글리칸 치료제는 glu100, ara100, glu50gal50, 및 glu33gal33fuc33을 포함하고, 일부 실시형태에서, 글리칸 치료는 2종의 박테리아 분류군: 아케르멘시아 및 블라우티아의 성장을 조절할 수 있다. 예시적인 글리칸 치료제는 xyl100이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 위장관 미생물상의 조성 및 활성(또는 기능) 둘 모두의 선택적인 변화를 유도하여, 숙주에 건강 이익을 수여한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 GI관에 존재하는 잠재적으로 유익한 박테리아 중 1종 또는 제한된 수를 위한 선택적인 물질이어서, 이의 성장 및/또는 대사 활성을 자극한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 특정 박테리아에서 위장관 미생물상의 조성을 더 높거나 더 낮은 조성으로 변경시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 건강 및 웰-빙과 연관된 위장관 박테리아의 성장 및/또는 선택적인 활성을 선택적으로 자극한다. 일례에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료 조성물은 병원성 박테리아의 존재비 또는 상대적인 수 또는 밀도를 감소시킨다.
미생물상과 이의 숙주 간의 관계는 단지 공생(유해하지 않은 공존)이 아니라, 다수의 경우에 심바이오틱(symbiotic) 관계이다. 대상체는 미생물상 없이 생존할 수 있지만, 미생물은 다양한 유용한 기능을 수행하고, 예컨대 사용되지 않은 에너지 물질을 발효시키고, 면역계를 교육하고, 병원성 박테리아의 성장을 예방하고, 내장 발달을 조절하고, 숙주를 위한 비타민(예를 들어, 비오틴 및 비타민)을 생산한다(예를 들어, 문헌[Dominguez-Bello M G and Blaser M J, 2008 Microbes Infect, 10(9): 1072-1076] 참고). 일반적인 위장관 박테리아 분류군은 박테로이데스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 알리스티페스, 블라우티아, 클로스트리디움, 코프로코쿠스, 도레아, 유박테리움, 라크노스피라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 페칼리박테리움, 오실로스피라, 및 숩돌리그라눌룸 속을 포함한다. 일부 박테리아 속 및 종, 예컨대, 예를 들어, 아케르만시아, 아나에로필룸, 박테로이데스, 블라우티아, 비피도박테리움, 부티리비브리오, 클로스트리디움, 코프로코쿠스 , 디알리스터, 도레아, 푸소박테리움, 유박테리움, 페칼리박테리움, 라크노스피라, 락토바실루스, 파스콜락토박테리움, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 프레보텔라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 및 스트렙토코쿠스 속, 및/또는 아케르만시아 무니치필리아, 크리스텐세넬라 미누타, 클로스트리디움 코코시데스, 클로스트리디움 렙툼, 클로스트리디움 신덴스, 디알리스터 인비수스, 유박테리움 렉탈, 유박테리움 엘리젠스, 페칼리박테리움 프라우스니츠이, 스트렙토코쿠스 살리바리우스, 및 스트렙토코쿠스 써모필러스 종은 GI관의 건강 상태와 연관된다고 생각된다.
그러나, 특정 병태에서, 예를 들어, 감염 및/또는 염증 및/또는 본질적으로 병인(causative agent)이 존재하지 않는 질환 상태와 연관된 박테리아에 의해서 유도되는 질환을 유발할 수 있는 병원성 종 및 유해균이 적소에 존재한다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제에 의해서 조절될 수 있는 질환-연관된 박테리아, 유해균 또는 병원균은 빌로필라, 캄필로박터, 칸디다투스, 시트로박터, 클로스트리디움, 콜린셀라, 데설포비브리오, 엔테로박터, 엔테로코쿠스, 에세리키아, 푸소박테리움, 헤모필루스, 클레비시엘라, 라크노스피라시에, 펩토스트렙토코쿠스, 포르피로모나스, 포르티에라, 프로비덴시아, 슈도모나스, 살모넬라, 쉬겔라, 스타필로코쿠스, 스트렙토코쿠스, 비브리오, 및 에르시니아 속으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제에 의해서 조절될 수 있는 질환-연관된 박테리아, 유해균 또는 병원균은 빌로필라 와드스워티아, 캄필로박터 제주니, 시트로박터 파머, 클로스트리디움 디피실리에, 클로스트리디움 퍼프린젠스, 클로스트리디움 테타니, 콜린셀라 에로파시엔스, 엔테로박터 호마에체이, 엔테로코쿠스 패칼리스, 엔테로코쿠스 파에시움, 에세리키아 콜리, 푸소박테리움 바리움, 푸소박테리움 누클레아툼, 헤모필루스 파라인플루엔자, 클레비시엘라 뉴모니아, 펩토스트렙토코쿠스 스토마티스, 포르피로모나스 아사카롤리티카, 슈도모나스 애루지노사, 살모넬라 본고리, 살모넬라 엔터릭, 쉬겔라 보이디, 쉬겔라 디센테리애, 쉬겔라 플렉스네리, 쉬겔라 소네이, 스타필로코쿠스 아우레우스, 스트렙토코쿠스 인판타리우스, 비브리오 콜레라, 및 에르시니아 엔테로콜리티카 종으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제에 의해서 조절될 수 있는 질환-연관된 박테리아, 유해균 또는 병원균은 GI관의 하나 이상의 특정 영역에 우세하게 존재할 수 있다.
예를 들어, 하기 질환-연관된 박테리아, 유해균 및 병원균은 대장(결장)에 우세하게 존재한다: 리스테리아, 엔타모에바 히스톨리티카, 발란티디움 콜리, 바시디오볼루스 라나룸, 트리파노소마 크루지, 클로스트리디움 보툴리눔, 파시올라 헤파티카, 히스토플라즈마 캡슐라툼, 로타바이러스, 쉬스토소마 만소니, 쉬스토소마 자포니쿰, 및 쉬스토소마 메콘기, 쉬겔라, 브라치스피라 알보르기, 서풀리나 필로시콜리, 트리추리스 트리치우라, 및 에르시니아 엔테로콜리티카.
하기 질환-연관된 박테리아, 유해균 및 병원균은 소장에 우세하게 존재한다: 비브리오, 에르시니아 엔테로콜리티카, 에르시니아 슈도투투베르쿨로시스, 클로스트리디움 퍼프린젠스, 칼리파리아 필리피넨시스, 크립토스포리디움 파르붐, 사이클로스포라 카에타넨시스 및 CMV 바이러스.
하기 질환-연관된 박테리아, 유해균 및 병원균은 대장 및 소장에 우세하게 존재한다: 캄필로박터 및 살모넬라.
또 다른 예에서, 하기 질환-연관된 박테리아, 유해균 및 병원균은 위에 우세하게 존재한다: CMV 바이러스, 바실루스 안트라시스, 칸디다, 크립토스포리디움, EBV(엡스타인-바 바이러스), 지아르디아 람브리아, 헬리코박터 파일로리, 헬리코박터 펠리스, 헬리코박터 페넬리애, 헬리코박터 시나에디, 마이코박테리움 아비움, 헤르페스 바리셀라 조스터, 히스토플라즈마, 및 톡소플라즈마.
건강한 미생물 공동체는 예를 들어, 장 방어벽(intestinal barrier)을 향상시킴으로써, 잠재적인 병원균 또는 질환-연관된 박테리아의 경쟁적인 배제에 의해서, 그리고 박테리아 병원균 및 질환-연관된 박테리아의 성장 억제에 의해서 숙주를 보호한다. 건강한 박테리아 공동체는 박테리오신 및 산을 비롯한 항박테리아 물질의 생산을 통해서 병원균 및 질환-연관된 박테리아에 직접적인 항박테리아 효과를 발휘할 수 있다(Cotter P D, et al. 2005 Nat Rev, 3:777-788; Servin A L, 2004 FEMS Microbiol Rev, 28: 405-440). 항박테리아 물질은 단독으로 또는 상승작용적으로 그의 효과를 발휘하여 병원균 또는 질환-연관된 박테리아의 성장을 억제한다. 건강한 박테리아 공동체는 위장관 라이닝에 대한 병원균 및 그의 톡신 둘 모두의 접착을 감소시킬 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 GI관에 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어, GI관에서 발견될 수 있는 박테로이데스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 알리스티페스, 블라우티아, 클로스트리디움, 코프로코쿠스, 도레아, 유박테리움, 라크노스피라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 페칼리박테리움, 오실로스피라, 및 숩돌리그라눌룸 속에 속하는 것의 성장을 조절한다(예를 들어, 증가 또는 감소시킨다). 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대 건강한 위장관 상태와 연관된다고 생각되는 것, 예컨대 아케르만시아, 아나에로필룸, 박테로이데스, 블라우티아, 비피도박테리움, 부티리비브리오, 클로스트리디움, 코프로코쿠스 , 디알리스터, 도레아, 푸소박테리움, 유박테리움, 페칼리박테리움, 라크노스피라, 락토바실루스, 파스콜락토박테리움, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 프레보텔라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 및 스트렙토코쿠스 속 중 1종 이상, 및/또는 종 아케르만시아 무니치필리아, 크리스텐세넬라 미누타, 클로스트리디움 코코시데스, 클로스트리디움 렙툼, 클로스트리디움 신덴스, 디알리스터 인비수스, 유박테리움 렉탈, 유박테리움 엘리젠스, 페칼리박테리움 프라우스니츠이, 스트렙토코쿠스 살리바리우스, 및 스트렙토코쿠스 써모필러스 종 중 1종 이상의 성장을 조절한다(예를 들어, 증가 또는 감소시킨다). 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대 베루코마이크로비아 문의 분류군, 예를 들어, 아케르만시아 속의 것의 성장을 조절한다(예를 들어, 증가 또는 감소시킨다).
일부 실시형태에서, 소장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군의 성장을 조절한다(예를 들어, 증가 또는 감소시킨다). 예를 들어, 글리칸 치료제는 소장에 우세하게 존재하는 1종 이상(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10종 또는 그 초과)의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 악티노박테리아, 피르미쿠테스(바실리, 클로스트리디아), 및 프로테오박테리아(알파프로테오박테리아, 베타프로테오박테리아)의 성장을 조절한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 크리오콜라, 마이코박테리움, 엔테로코쿠스, 락토코쿠스, 스트렙토코쿠스, 투리치박터, 블라우티아, 코프로코쿠스, 홀데마니아, 슈도라미박터 유박테리움, 아그로박테리움, 스피노고모나스, 아크로모박터, 부리콜데리아, 및 랄스토니아 속으로부터 선택된 소장에서 우세하게 존재하는 1종 이상(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10종 또는 그 초과)의 박테리아 분류군의 성장을 조절한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 대장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군의 성장을 조절한다(예를 들어, 증가 또는 감소시킨다). 예를 들어, 글리칸 치료제는 대장에 우세하게 존재하는 1종 이상(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10종 또는 그 초과)의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 박테로이데테스, 피르미쿠테스(클로스트리디아), 베루코마이크로비아, 및 프로테오박테리아 (델타프로테오박테리아)의 성장을 조절한다(예를 들어, 증가 또는 감소시킨다). 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 박테로이데스, 부티리시모나스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 프레보텔라, 아내로트룬쿠스, 파스콜락토박테리움, 루미노코쿠스, 빌로필라, 및 아케르만시아 속으로부터 선택된 대장에 우세하게 존재하는 1종 이상(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10종 또는 그 초과)의 박테리아 분류군을 조절한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 맹장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 악티노박테리아, 박테로이데스, 바실리, 클로스트리디아, 몰리쿠테스, 알파 프로테오박테리아, 및 베루코마이크로비아의 성장을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 상행 결장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 악티노박테리아, 박테로이데스, 바실리, 클로스트리디아, 푸소박테리움, 베타 프로테오박테리아, 델타/엡실론 프로테오박테리아, 감마 프로테오박테리아, 및 베루코마이크로비아의 성장을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 횡행 결장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 악티노박테리아, 박테로이데스, 클로스트리디아, 몰리쿠테스, 푸소박테리움, 및 감마 프로테오박테리아의 성장을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 하행 결장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 박테로이데스, 클로스트리디아, 몰리쿠테스, 푸소박테리움, 델타/엡실론 프로테오박테리아 및 베루코마이크로비아의 성장을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 에스상 결장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 악티노박테리아, 박테로이데스, 바실리, 클로스트리디아, 몰리쿠테스, 알파 프로테오박테리아, 베타 프로테오박테리아, 및 베루코마이크로비아의 성장을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 직장에 우세하게 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어 박테로이데스, 클로스트리디아, 몰리쿠테스, 알파 프로테오박테리아, 감마 프로테오박테리아, 및 베루코마이크로비아.성장을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 예를 들어 알리스티페스, 아케르만시아, 아나에로필룸, 박테로이데스, 블라우티아, 비피도박테리움, 부티리비브리오, 클로스트리디움, 코프로코쿠스 , 디알리스터, 도레아, 푸소박테리움, 유박테리움, 페칼리박테리움, 라크노스피라, 락토바실루스, 오도리박터, 오실로스피라, 파라박테로이데스, 파스콜락토박테리움, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 프레보텔라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 및 스트렙토코쿠스 및 숩돌리그라눌룸을 비롯한, 1종 이상(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 80, 90, 100, 150, 200종, 또는 200종 초과)의 내재성 공생 미생물 분류군 또는 외인성으로 투여된 다양한 속의 프로바이오틱 박테리아 분류군의 성장을 조절한다(예를 들어 자극/증가 또는 억제/감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 위장관 건강과 연관된다고 생각되는 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제에 의해서 조절될 수 있는 아케르만시아, 아나에로필룸, 박테로이데스, 블라우티아, 비피도박테리움, 부티리비브리오, 클로스트리디움, 코프로코쿠스 , 디알리스터, 도레아, 푸소박테리움, 유박테리움, 페칼리박테리움, 라크노스피라, 락토바실루스, 파스콜락토박테리움, 펩토코쿠스, 펩토스트렙토코쿠스, 프레보텔라, 로즈부리아, 루미노코쿠스, 및 스트렙토코쿠스 속 및 아케르만시아 무니치필리아, 크리스텐세넬라 미누타, 클로스트리디움 코코시데스, 클로스트리디움 렙툼, 클로스트리디움 신덴스, 디알리스터 인비수스, 유박테리움 렉탈, 유박테리움 엘리젠스, 페칼리박테리움 프라우스니츠이, 스트렙토코쿠스 살리바리우스, 및 스트렙토코쿠스 써모필러스 종으로 이루어진 군으로부터 선택된 박테리아 분류군을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 1종 이상(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 80, 90, 100, 150, 200종, 또는 200종 초과)의 내재성 공생 미생물 분류군 또는 외인성으로 투여된 다양한 속의 프로바이오틱 박테리아 분류군의 성장을 조절한다(예를 들어 자극/증가 또는 억제/감소시킨다).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 표 1에 열거된 속, 종, 또는 계통발생 계통군(phylogenetic clade) 중 1종 이상(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50종, 또는 50종 초과)의 성장(및 총 수)을 조절한다(예를 들어 실질적으로 증가 또는 실질적으로 감소시킨다)(전체 위장관 공동체의 상대적인 표현을 실질적으로 증가 또는 감소시킴). 표 1은 GI관의 미생물 구성성분의 속 수준 목록을 제공한다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 표 1, 3, 및 4에 열거된 OTU, 속, 종, 또는 계통발생 계통군 중 1종 이상(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50종, 또는 50종 초과)의 전체 위장관 공동체, 대장의 공동체 또는 소장의 공동체에서 성장, 예를 들어 총 수 또는 상대적인 대표를 실질적으로 증가시킨다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 표 1, 3, 및 4에 열거된 OTU, 속, 종, 또는 계통발생 계통군 중 1종 이상(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50종, 또는 50종 초과)의 전체 위장관 공동체, 대장의 공동체 또는 소장의 공동체에서 성장, 예를 들어 총 수 또는 상대적인 대표를 실질적으로 감소시킨다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 표 1, 3, 및 4에 열거된 OTU, 속, 종, 또는 계통발생 계통군 중 1종 이상(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50종, 또는 50종 초과)의 전체 위장관 공동체, 대장의 공동체 또는 소장의 공동체에서 성장, 예를 들어 총 수 또는 상대적인 대표를 실질적으로 증가 및 감소시킨다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에는 글리칸 치료제를 식품 공급원으로서 이용할 수 있는 선택된 박테리아 군만을 위한 물질인 글리칸 치료제이다. 이어서, 글리칸 치료제의 파괴는 숙주의 건강에 유익학 효과를 발휘한다. 유익한 건강 효과는 글리칸 치료제를 식품 공급원으로서 이용할 수 있고 숙주에 건강 이익을 수여하는 위장관 미생물상에서 선택된 수의 미생물 속, 종 또는 균주의 성장 및/또는 생물학적 활성의 선택적인 자극으로 인해서이다. 글리칸 치료제의 효과는, 특정 실시형태에서, GI관에서 유익한 박테리아의 성장의 선택적인 자극으로 인해서이다. 특정 분류군의 존재비에서의 이러한 증가 및 감소는 상주 미생물상을 "정상화", 예를 들어 건강한 상태 또는 평형을 회복시키기에 충분할 수 있다. 증가 또는 감소는 약제학적 글리칸 치료 조성물의 섭취 전의 인간 대상체, 또는 약제학적 글리칸 치료 조성물을 섭취하지 않은 대조군에 존재하는 비에 대한 것이다. 프리바이오틱 지수(PI)가 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제의 효과에 대한 대용물로서 사용될 수 있다. PI는 (비피도박테리움/총 박테리아) + (유산균/총 박테리아) - (박테로이데스/총 박테리아) - (클로스트리디아/총 박테리아)의 합에 관련된다(문헌[Palframan et al, 2003, Lett Appl Microbiol 37:281-284] 참고). 일부 실시형태에서, 유박테리움 렉탈/총 박테리아의 비가 또한 고려될 수 있다. 유박테리움 렉탈은 성인에서 소화관 방어벽에 이로운 부티레이트를 생산한다.
예를 들어, 특정 박테리아 분류군의 성장의 자극은 결장의 pH를 감소시키고/거나, 단쇄 지방산의 생산을 증가시키고/거나, 병원성 미생물의 증식 및 접착을 예방(방어벽 효과)하고/거나, 비타민의 생산을 증가시킨다.
일부 실시형태에서, 본 명세서에는 특정 부작용 없이 또는 발효의 증상, 예컨대 장내가스(flatulence), 불편함, 및/또는 복부팽창을 유발할 수 있는 증가된 가스 형성을 실질적으로 감소시키면서, 미생물상에 의해서(예를 들어 탄수화물 발표에 의해서) 소화될 수 있는 글리칸 치료제가 제공된다.
특정 실시형태에서, 특정 박테리아 분류군의 비 또는 이의 상대적인 존재비는 이동될 수 있다. 이러한 이동은 약제학적 글리칸 치료 조성물의 섭취 전의 인간 대상체, 또는 약제학적 글리칸 치료 조성물을 섭취하지 않은 대조군에 존재하는 비에 대해서 측정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 GI관에 존재하는 잠재적으로 유익한 박테리아 분류군 중 하나 또는 제한된 수를 위한 선택적인 물질이고, 이들의 성장 및/또는 대사 활성을 자극한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 위장관 미생물상의 조성을 특정 박테리아 분류군이 더 많거나 더 적은 조성으로 변경시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 건강 및 웰-빙과 연관된 위장관 박테리아 분류군의 성장 및/또는 선택적인 활성을 선택적으로 자극한다.
약제학적 글리칸 치료 조성물의 투여가 필요한 대상체에게 약제학적 글리칸 치료 조성물을 미생물 다양성을 조절하기에 유효한 양으로 첨가하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 투여는 인간 대상체의 GI관에서(또는 구체적으로 대장 또는 소장에서) 미생물 다양성을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다). 다양성은 유효량의 글리칸 치료제가 투여될 때 증가 또는 감소할 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 다양성을 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 다양성을 감소시킨다. 미생물 다양성을 조절하는 예시적인 글리칸 치료제는 glu100, ara100,xyl100, glu50gal50, 및 glu33gal33fuc33을 포함한다.
일부 실시형태에서, 미생물 부조화는 미생물상을 이동시키고, 미생물 다양성을 증가 또는 감소시켜서 교란 상태에 도달된다. 글리칸 치료제의 투여는 미생물 다양성을 조절하여, 미생물 부조화를 치료할 수 있다. 일부 실시형태에서, 미생물 다양성은 감소되고, 아케르만시아, 블라우티아, 박테로이데스, 비피도박테리움 락토바실루스, 및 파라박테로이데스를 비롯한 1종 이상, 2종 이상, 3종 이상, 또는 4종 이상의 박테리아 분류군의 존재비가 증가된다.
미생물 다양성은 본 명세서에 기술된 16S rDNA 서열의 분석을 비롯한, 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해서 측정될 수 있다. 다양성은 예를 들어, 샤논 다양성 지수(샤논 엔트로피), 관찰된 OTU의 수, Chao1 지수 등을 사용하여 표현될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 공동체 내의 다양성, 예를 들어, GI관의 미생물 공동체 내의 다양성을 조절하고(예를 들어 증가 또는 감소시키고), 이것은 측정치로서 샤논 엔트로피를 사용하여 표현될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 다양성 및 연관된 샤논 엔트로피를 0.0001%, 0.0005%, 0.001%, 0.005%, 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.5%, 1%, 5%, 10%, 50%, 100%, 500%, 1000%, 5000%, 또는 10000% 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 다양성 및 연관된 샤논 엔트로피를 (log)1-배, 2-배, 3-배, 4-배, 5-배, 6-배, 7-배, 8-배, 9-배, 10-배, 20-배, 30-배, 40-배, 50-배, 60-배, 70-배, 80-배, 90-배, 100-배, 또는 그 초과만큼 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 다양성 및 연관된 샤논 엔트로피를 0.0001%, 0.0005%, 0.001%, 0.005%, 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.5%, 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 또는 99%, 또는 그 초과만큼 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 (log) 1-배, 2-배, 2-배, 3-배, 4-배, 5-배, 6-배, 7-배, 8-배, 9-배, 10-배, 20-배, 30-배, 40-배, 50-배, 60-배, 70-배, 80-배, 90-배, 100-배, 또는 그 초과만큼 감소시킨다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 다양성 및 연관된 샤논 엔트로피를 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15% 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 또는 적어도 50% 만큼 증가시킨다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 다양성 및 연관된 샤논 엔트로피를 적어도 (log) 0.2-배, 0.3-배, 0.4-배, 0.5-배, 0.8-배, 1-배, 1.2-배, 1.5-배, 1.8-배, 또는 적어도 2-배 만큼 증가시킨다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 다양성 및 연관된 샤논 엔트로피를 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15% 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 또는 적어도 75%만큼 감소시킨다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 미생물 다양성 및 연관된 샤논 엔트로피를 적어도 (log) 0.2-배, 0.3-배, 0.4-배, 0.5-배, 0.8-배, 1-배, 1.2-배, 1.5-배, 1.8-배, 2-배, 3-배, 4-배, 또는 적어도 5-배만큼 감소시킨다.
본 명세서에 기술된 일부 방법은 글리칸 치료제를 투여하여 숙주의 면역 기능 및 장 상피 세포 기능을 조절하는 것을 포함한다. 글리칸 치료제는 면역 기능을 상향조절, 예를 들어 감염과 싸우는 숙주의 능력을 개선시키는 반면, 면역 기능의 하향조절은 알레르기 또는 장 염증의 발생을 예방할 수 있다. 조절된 유익한 박테리아는 손상된 상피 방어벽의 복구, 항박테리아 물질 및 세포-보호 단백질의 생산, 및 사이토카인-유도된 장 상피 세포 세포자멸의 차단을 비롯한, 장 상피 세포 반응을 자극할 수 있다.
박테리아는 숙주(포유동물) 세포로부터 염증-전 및 항염증 반응 둘 모두를 도출할 수 있고, 상이한 박테리아 종은 상이한 숙주 반응을 도출할 수 있다. 일 실시형태에서, 글리칸 치료제는 박테리아 집단을 변경하여 목적하는 숙주 반응을 도출하기 위해서 사용될 수 있다. 숙주 반응은 박테리아과의 직접적인 상호작용을 통해서 또는 분비되거나 생성된 박테리아 산물(예를 들어, 단쇄 지방산)을 통한 간접적인 상호작용을 통해서 조절될 수 있다. 글리칸 치료제는 박테리아 집단을 변경하여 숙주 세포와의 간접적인 또는 직접적인 상호작용 시 항미생물 펩타이드(AMP)의 생산을 자극하거나, 또는 인터류킨-1α(IL-1α), IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-23, 종양 괴사 인자(TNF), 케모카인(C-C 모티프) 리간드 5(CCL5, RANTES로도 공지됨)를 비롯한 염증 및 면역조절 사이토카인을 조절할 수 있다(즉, 이들의 생산을 증가 또는 감소시킬 수 있다).
일부 실시형태에서, GI관의 염증 상태는 글리칸 치료제의 경구 투여에 의해서 조절된다. 일부 실시형태에서, 소화관에서 글리칸 치료제의 박테리아 발효는 단쇄 지방산(SCFA)을 생산한다. 소화관 미생물상에 의해서 생산된 SCFA는 결장 상피 세포를 위한 에너지 공급원으로서 작용하고, 소화관 방어벽 기능의 유지에 기여한다고 생각되는데, 이것은 결국 혈장 엔도톡신 수준을 제한하고, 전신 염증을 예방한다(Cani et al., Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability, Gut, 2009, 58:1091). 또한, SCFA는 조절 T(Treg) 세포의 생성을 촉진하고, 염증 반응을 제한하는 역할을 한다고 생각된다(Arpaia et al., Metabolites produced by commensal bacteria promote peripheral regulatory T-cell generation, Nature, 2013, 504:451). 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 예를 들어 SCFA 및 다른 미생물이 생산한 면역조절 분자 또는 대사산물의 전신 효과를 유도하여 원위 부위의 염증 상태를 조절하기 위해서 투여된다.
대상체에 유효량으로 투여되는 경우 글리칸 치료제는 하나 이상의 미생물 대사산물, 예컨대 표 2에 열거된 것의 생산을 조절할 수 있다. 일부 실시형태에서, 대상체에 유효량으로 투여되는 경우 글리칸 치료제는 하기 미생물 대사산물 중 1종 이상을 조절할 수 있다(예를 들어 증가 또는 감소시킬 수 있다): 폼산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 아이소부티르산, 발레르산, 아이소발레르산, 아스코르브산, 락트산, 트립토판, 세로토닌, 및/또는 인돌. 일부 실시형태에서, 대상체에 유효량으로 투여되는 경우 글리칸 치료제는 하기 미생물 대사산물 중 1종 이상을 조절할 수 있다(예를 들어 증가 또는 감소시킬 수 있다): 석신산, 트라이메틸아민(TMA), TMAO(트라이메틸아민 N-옥사이드), 데옥시 콜산, 에틸페닐 설페이트, 아세틸알데하이드, 과산화수소, 및/또는 부탄다이온. 일부 실시형태에서, 대사산물의 실질적인 증가 또는 감소가 검출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 소화관 미생물상(예를 들어 클로스트리디아)에 의해서 소화되어, 예를 들어 단쇄 지방산 예컨대 부티레이트, 아세테이트, 및 프로피오네이트의 방출을 유발하는데, 이것은 숙주에 유익한 건강 효과를 수여할 수 있는 면역조절(예를 들어 항염증) 및 다른 대사산물(예를 들어 담즙산 및 락테이트)에 작용할 수 있다.
대상체에 유효량으로 투여되는 경우 글리칸 치료제는 하나 이상 숙주 경로를 조절할 수 있다. 단쇄 지방산(SCFA)은 루미노카카시에 및 라크노스피라시에 과의 구성원을 비롯한 공생 박테리아에 의해서 소화관에서 생산되는 박테리아 대사산물이다(Vital M, Howe AC, Tiedje JM. 2014. Revealing the bacterial butyrate synthesis pathways by analyzing (meta)genomic data. mBio 5(2):e00889-14. doi:10.1128/mBio.00889-14). SCFA는 다수의 인간 면역학 인자; 예를 들어, 프로피오네이트로의 치료, SCFA, 마우스 또는 생체내에서 Foxp3, T 세포 조절 인자, 및 IL-10의 마우스 또는 생체내에서의 증가된 발현, 결장 조절 T 세포에서의 항염증 사이토카인을 조절한다. 추가로, SCFA에 대한 노출은 무균(germ-free) 마우스에서 결장 조절 T 세포(cTreg) 및 CD4+ T 세포의 빈도 및 수를 증가시키는 것으로 밝혀져 있다(Smith PM et al. 2013. The microbial metabolites, short chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis. Science; 341(6145)). SCFA는 뮤신 생산 및 위장관 펩타이드 LL-37에 영향을 줌으로써 소화관 방어벽 기능을 촉진시키고, SCFA는 NF-kB 및 염증 사이토카인, 예컨대 IL-6 및 TNF-α의 생산을 억제함으로써 염증을 추가로 조절한다(Kim CH et al. 2014. Gut Microbiota-Derived Short-Chain Fatty Acids, T Cells, and Inflammation. Immune Network 14(6):277-288). 일부 실시형태에서, 유효한 양으로 투여되는 경우 글리칸 치료제는 SCFA를 생산하는 박테리아 종, 예컨대, 예를 들어, 루미노카시에(Ruminocacceae) 과 및/또는 라크노스피라시에 과의 것을 조절한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 숙주 면역력 및 염증을 조절한다. 예를 들어, 실시예 8의 시험관내 검정법에서, 루미노카시에 과의 구성원인, ROB.74의 성장은 15종의 글리칸 중 13종에 의해서 지지되고, 라크노스피라시에 과의 구성원인 CSC.32 및 CNE.31의 성장은 각각 15종의 글리칸 중 6종 및 7종에 의해서 지지되었다.
일부 실시형태에서, 위장관의 미생물상의 기능 경로의 조절 방법이 제공된다. 방법은 인간 대상체에 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 기능 경로를 조절하기에 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 기능 경로는 미생물상에 의한 표 2에 열거된 항-미생물제, 2차 담즙산, 단쇄 지방산, 사이드로포어 또는 대사산물의 생산을 조절한다. 일부 실시형태에서, 단쇄 지방산은 루미노카카시에 및/또는 라크노스피라시에 과의 1종 이상의 박테리아 구성원에 의해서 생산된다. 일부 실시형태에서, 대상체는 비만이다.
일부 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 1종 이상의 폴리페놀을 포함한다. 약제학적 조성물에서 글리칸 치료 제제 및 1종 이상의 폴리페놀은 상가적 효과 또는 상승작용적 효과를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 폴리페놀은 GI관에서 1종 이상의 박테리아 구성성분을 조절할 수 있다(예를 들어 크랜베리 추출물로부터의 폴리페놀의 경우: 문헌[Anhe FF et al. et al. "A polyphenol-rich cranberry extract protects from diet-induced obesity, insulin resistance and intestinal inflammation in association with increased Akkermansia spp. population in the gut microbiota of mice." Gut. 2014]; 블루베리 추출물의 경우: 문헌[Guglielmetti S et al. "Differential modulation of human intestinal bifidobacterium populations after consumption of a wild blueberry (Vaccinium angustifolium) drink. J Agric Food Chem. 2013;61(34):8134-40]; [Lacombe A et al. "Phytochemicals in lowbush wild blueberry inactivate Escherichia coli O157:H7 by damaging its cell membrane." Foodborne Pathog Dis. 2013;10(11): 944-50]; 포도 추출물의 경우: 문헌[Choy YY et al. "Phenolic metabolites and substantial microbiome changes in pig feces by ingesting grape seed proanthocyanidins." Food Funct. 2014;5(9):2298-308]; [Roopchand DEet al. "Dietary polyphenols promote growth of the gut bacterium Akkermansia muciniphila and attenuate high fat dietet-induced metabolic syndrome." Diabetes. 2015]; 복숭아 및 자두 추출물의 경우: 문헌[Noratto GD et al. "Carbohydrate-free peach (Prunus persica) and plum (Prunus domestica) juice affects fecal microbial ecology in an obese animal model." PLoS One. 2014;9(7):e101723]; 레드 와인 및 홍차의 경우: 문헌[Kemperman RA, Gross G, Mondot S, et al. Impact of polyphenols from black tea and red wine/grape juice on a gut model microbiome. Food Res Int. 2013, 53(2):659-69; 콩(협과)의 경우: 문헌[Rafii F "The role of colonic bacteria in the metabolism of the natural isoflavone daidzin to equol." Metabolites. 2015 Jan 14:56-73]).
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제 및 폴리페놀 제제를 포함하는 약제학적 조성물은 1종 이상의 박테리아 분류군, 예컨대 베루코마이크로비아 문의 박테리아, 예를 들어, 아케르만시아 속의 것의 성장을 조절한다(예를 들어 증가 또는 감소시킨다). 일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제 및 폴리페놀 제제를 포함하는 약제학적 조성물은 아케르만시아 속을 비롯한, 베루코마이크로비아 문의 박테리아의 존재비를 증가시킨다.
일부 실시형태에서, 조성물 중의 폴리페놀은 항산화제 기능을 갖는다. 일부 실시형태에서, 조성물 중의 폴리페놀은 항-박테리아 기능을 갖는다. 일부 실시형태에서, 조성물 중의 폴리페놀의 항산화제 및/또는 항-박테리아 기능은 GI관에 존재하는 1종 이상의 박테리아의 존재비를 조절한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 예를 들어, 종, 예컨대 예를 들어 병원균 또는 유해균의 하위세트의 성장을 억제함으로써, 항미생물제로서 작용하는 폴리페놀을 포함한다(문헌[Puupponen-Pimia R et al. "Antimicrobial properties of phenolic compounds from berries." 2001. Journal of Applied Microbiology 90: 494-507]; [Puupponen-Pimia R et al. "Berry phenolics selectively inhibit the growth of intestinal pathogens." 2005. Journal of Applied Microbiology 98: 991-1000]).
일부 실시형태에서, 조성물 중의 폴리페놀은 GI관에 존재하는 1종 이상의 박테리아 분류군을 위한 선택적인 물질이다(예를 들어, 문헌[Selma MV et al. "Interaction between Phenolics and Gut Microbiota: Role in Human Health." 2009. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57: 6485-6501]; [Deprez S et al. “Polymeric Proanthocyanidins Are Catabolized by Human Colonic Microflora into Low-Molecular-Weight Phenolic Acids." 2000. The Journal of Nutrition 131: 2733-2738]; [Tzounis X et al. “Flavanol monomer-induced changes to the human faecal microflora." 2007. The British Journal of Nutrition 99: 782-792]; [Kutschera M et al. “Isolation of catechin-converting human intestinal bacteria." 2011. Journal of Applied Microbiology 111: 165-175]; [Schneider H et al. “Anaerobic transformation of quercetin-3-glucoside by bacteria from the human intestinal tract." 1999. Archives of Microbiology 171: 81-91]; [Hein EM et al. “Deconjugation and Degradation of Flavonol Glycosides by Pig Cecal Microbiota Characterized by Fluorescence in Situ Hybridization (FISH)." 2008. Journal of Agricultural and Food Chemistry 56: 2281-2290)].
복수의 글리칸 치료 제제의 스크린 방법
글리칸 치료제의 효과를 특징분석하기 위해서, 특정 미생물 구성성분의 성장을 억제(또는 길항작용/진압)하는 능력 및 다른 미생물 구성성분의 성장을 촉진(또는 증가)시키는 능력을 비롯한, 글리칸 치료 제제의 효능을 예증하는 시험관내 마이크로플레이트계 스크리닝 시스템이 제공된다. 이들 방법은 위장관 마이크로바이옴의 건강을 개선시키고/거나 대상체의 건강을 증진시킬 수 있는 신규 글리칸 치료 제제를 제공한다. 일부 실시형태에서, 스크리닝 방법은 i) 복수의 글리칸 치료제의 제제를 제공하는 단계, ii) 제제를 하나 이상 스크린에 적용하는 단계, iii) 스크린을 기준으로 글리칸 치료제의 제제를 선택하는 단계, 및 임의로 iv) 글리칸 치료제의 선택된 제제를 단리하는 단계를 포함한다. 적합한 단일 균주 스크리닝 방법이 실시예에 기술되어 있다. 다른 적합한 스크린은 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 임의의 필요한 실험 파라미터는 단지 일상적인 실험으로 조정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 병원균 성장 속도를 유의하게 감소시킬 수 있고/있거나 건강한 GI관에 연관된 박테리아 공동체를 부분적이거나 완전히 회복시킬 수 있는 박테리아 균주의 성장을 촉진시킨다.
일부 실시형태에서, 유익한 박테리아의 성장을 촉진시키는 글리칸 치료제가 제공된다. 예시적인 글리칸이 표 8에 열거되어 있다. 일부 실시형태에서, 공생 성장-촉진 글리칸 치료제는 gal100, glu100, xyl100, ara100, ara50gal50, ara50xyl50, gal75xyl25, glu50gal50, man62glu38, glu33gal33fuc33 및 man52glu29gal19를 포함한다.
일부 실시형태에서, 병원성 박테리아의 성장을 촉진시키지 않고, 유익한 박테리아의 성장을 촉진시키는 글리칸 치료제가 제공된다. 예시적인 글리칸이 표 9에 열거되어 있다. 일부 실시형태에서, 공생-선택적인 글리칸 치료제(예를 들어 병원성 박테리아의 성장보다 공생 박테리아의 성장을 우세하게 촉진시키는 글리칸 치료제)는 gal100, glu100, xyl100, ara50gal50, 및 ara50xyl50을 포함한다.
일부 실시형태에서, 추가 가공(예를 들어, 그것을 약제학적 조성물로 제형화함) 또는 단일 균주 스크린을 사용한 추가 시험(예를 들어, 추가적인 특징분석을 분석함)을 위해서 글리칸 치료제를 선택하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 예를 들어, 글리칸 치료제를 박테로이데스 ATCC 43185, 프레보텔라 코프리 DSM 18205, 박테로이데스 테타이오타오마이크론(Bacteroides thetaiotaomicron) ATCC 29741, 박테로이데스 셀룰로실리티쿠스 DSM 14838, 클로스트리디움 신덴스 ATCC 35704, 루미노코쿠스 오베움 ATCC 29714, 클로스트리디움 넥실레 ATCC 27757, 및 파라박테로이데스 디스타소니스 ATCC 8503으로 이루어진 군으로부터 선택된 공생 균주의 제제가 보충된 배지에서 성장 촉진에 대해서 시험하였다. 대안적으로 또는 또한, 글리칸 치료제를 클로스트리디움 디피실리에 ATCC BAA-1382, 클로스트리디움 디피실리에 ATCC 43255, 엔테로코쿠스 파에시움 ATCC 700221, 및 살모넬라 엔테리카 ATCC 27869로 이루어진 군으로부터 선택된 병원성 균주의 제제가 보충된 배지에서 성장 촉진에 대해서 시험하였다. 하기 기준 중 하나 또는 둘 모두의 충족 여부에 따라서 추가 가공 또는 시험을 위해서 글리칸 치료제를 선택할 수 있다: i) 글리칸 치료가 적어도 4, 5, 또는 적어도 6종의 공생 균주의 성장을 촉진시킴, 및 ii) 글리칸 치료제가 3, 2, 1종 이하 또는 0종 이하의 병원성 균주의 성장을 촉진시킴.
박테리아 성장에 대한 글리칸 치료제의 효과를 또한 다른 시험관내 검정법으로 실험 동물 모델을 사용하여 시험할 수 있다. 관심 적소(예를 들어, 배설물 함유 분변 샘플)로부터 취한 샘플로부터 박테리아를 수집하고, 관련 기술 분야에 공지된 방법에 의해서 증식시킬 수 있다. 이어서, 관심 적소로부터의 박테리아의 성장에 적합한 조건, 예를 들어 적소, 예를 들어 GI관 또는 이의 하부세트, 예컨대 대장 및 소장의 자연 환경을 모방할 수 있는 조건을 사용하여 경쟁적인 시험관내 성장 검정법을 수행할 수 있다. 이러한 조건은 호기성, 혐기성, 낮은/높은/중성 pH, 생리학적 온도(예를 들어 인간 체온) 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시형태에서, 생체내 검정법을 수행하여 GI관에서 박테리아 성장에 대한 글리칸 치료제의 효과를 검출한다. 글리칸 치료 제제가 대상체의 GI관에서 미생물 집단을 조절하는지의 여부를 결정하기 위해서, 실험 동물 모델, 예컨대 인간 질환 마우스 모델을 사용할 수 있다. 마우스의 미생물상을 평가 및 특징분석할 수 있다. 정상 마우스의 GI관에서 미생물 공동체의 16S rRNA 프로파일링을 사용하여 정량 평가를 달성할 수 있다. 또한, 그것은 전체 게놈 시퀀싱, 완전 게놈 샷건 시퀀싱(whole genome shotgun sequencing: WGS), 또는 전통적인 미생물학적 기술에 의해서 달성될 수 있다. 정량 PCR(qPCR)을 사용하거나, 전통적인 미생물학적 기술을 사용하고, 집락 형성을 계수함으로써 정량 평가를 수행할 수 있다. 임의로, 마우스는 항생제 치료를 수용하여 GI 미생물상이 미생물 부조화를 나타내는 교란된 위장관 미생물상의 상태를 모방할 수 있다. 항생제 치료는 유의한 수의 박테리아 분류군의 존재비를 감소시키는 것을 비롯하여, 소화관 공동체의 분류학상 풍부도, 다양성, 및 균일성을 감소시킬 수 있다고 공지되어 있다(Dethlefsen et al., The pervasive effects of an antibiotic on the human gut microbiota, as revealed by deep 16S rRNA sequencing, PLoS Biology 6(11):3280 (2008)).
(예를 들어 박테리아 분류군의 조절, 미생물 다양성의 조절, 약물-유도 증상의 조절, 및 치료 효과(예를 들어, 질환-연관된 표현형의 조절 평가)를 평가하기 위해서) 글리칸 치료제의 다양한 효과를 특정 질환에 적합한 동물 모델에서, 예컨대, 예를 들어, DSS-대장염 마우스 모델(예를 들어 염증 또는 약물-유도된 손상과 연관된 질환, 장애 또는 병태를 평가하기 위함), 식이-유도된 비만 마우스 모델(예를 들어 대사 질환, 장애 또는 병태를 평가하기 위함) 및 C. 디피실리에 감염 마우스 모델(예를 들어 감염 또는 약물-유도된 손상과 연관된 질환, 장애 또는 병태를 평가하기 위함), 및 약물-치료(예를 들어 항생제 치료법, 암 약물 치료법 등)에 적용된 야생형 마우스 모델 또는 식이-변화, 예컨대, 예를 들어 제로-섬유 식이, 낮은-섬유 식이, 일반 식이, 고-지방 식이 등에서 평가하여 위장관의 미생물상의 다양한 상태를 평가할 수 있다.
일부 실시형태에서, 적합한 실험 동물 모델을 사용하여 스크리닝 방법을 수행한다. 예를 들어, 글리칸 치료제의 제제를 실험 동물에 투여할 수 있고, 일정 기간 후에 샘플을 실험 동물의 GI관으로부터 취하고, 박테리아 분류군의 성장에 대해서 분석할 수 있다. 실험 동물을 바람직한 경우, 병원균 또는 다른 박테리아와 접촉시켜서 글리칸 치료제의 투여 전에 또는 투여와 동시에 동물의 정착을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 실험 동물에서 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15종, 또는 적어도 20종의 박테리아 분류군의 성장을 조절할 수 있도록(예를 들어 증가 또는 감소시킬 수 있도록) 선택된다.
일 실시형태에서, 동물 모델은 C. 디피실리에 마우스 모델이고, 글리칸 치료제는 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 중 1종 이상을 조절할 수 있다. 일 실시형태에서, 동물 모델은 제로-섬유 및 일반식 야생형 마우스 모델이고, 글리칸 치료제는 아케르만시아 및 블라우티아를 조절할 수 있다. 일부 실시형태에서, 치료제 글리칸은 xyl100, glu100, glu33gal33fuc33, glu50gal50, 또는 ara100이다.
일부 실시형태에서, 스크린은 시험관내 검정법인데, 여기서 1종 이상의 박테리아 분류군을 성장 배지에서 성장시키고, 성장을 글리칸 치료제의 존재하에서 모니터링하고, 글리칸 치료제의 부재하에서의 성장과 비교한다. 임읨의 실질적인 수의 박테리아 분류군, 예컨대, 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 또는 50종 분류군이 배지에서 성장될 수 있다. 일부 실시형태에서, 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 또는 적어도 20종의 박테리아 분류군의 성장을 조절할 수 있는(예를 들어 증가 또는 감소시킬 수 있는) 글리칸 치료제의 제제가 선택된다. 일 실시형태에서, 스크린은 단일 균주 검정법이고, 글리칸 치료제는 표 8에 열거된 것으로부터 선택되고, 표 8의 적어도 5, 6, 7, 또는 8종의 균주를 변형시킨다.
일부 실시형태에서, 1종 이상의 박테리아의 성장은 접촉 1시간, 6시간, 12시간, 18시간, 24시간, 48시간 또는 72시간 후에 적어도 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450%, 500%, 600%, 700%, 800%, 900%, 또는 적어도 1000% 증가된다.
다른 실시형태에서, 1종 이상의 박테리아의 성장은 접촉 1시간, 6시간, 12시간, 18시간, 24시간, 48시간 또는 72시간 후에 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 적어도 99.9% 감소된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 표 2에 열거된 대사산물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 미생물 대사산물의 농도를 또한 조절한다. 일부 실시형태에서, 대사산물 농도는 접촉 1시간, 6시간, 12시간, 18시간, 24시간, 48시간 또는 72시간 후에 적어도 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 100%, 110%, 120%, 130%, 140%, 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450%, 500%, 600%, 700%, 800%, 900%, 또는 적어도 1000% 증가된다. 다른 실시형태에서, 대사산물 농도는 접촉 1시간, 6시간, 12시간, 18시간, 24시간, 48시간 or 72시간 후에 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 적어도 99.9% 감소된다.
소화율은 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제를 위해서 확인될 수 있는 파라미터이다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 글리칸 치료제는 이의 소화율을 평가하기 위해서 스크리닝된다. 글리칸 치료제의 소화율은 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해서 평가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 소화율은 생리학적으로 관련된 시험관내 소화 반응에 의해서 평가된다. 상이한 소화 단계에서의 샘플을 관련 기술 분야에 공지되고 본 명세서에 기술된 표준품 글리칸 기술에 의해서 분석할 수 있다. 시간에 따라서 관찰되는 온전한 글리칸 치료제의 양을 모니터링함으로써, 소화 반감기를 계산할 수 있다. 적합한 검정법을 사용하여 (예를 들어, 벤치마크 글리칸에 대한) 상대적인 소화율을 평가하거나 절대 소화율을 평가할 수 있다.
글리칸 치료의 소화율은 제제의 글리칸 종 중의 가수분해성 글리코시드 결합의 수 또는 표현의 함수이다. 글리코시드 결합을 가수분해할 수 있는 효소는 통상적으로 특정 결합, 입체화학 및 하위단위 조성에 대해서 특이적이다. 특정 유형의 가수분해성 결합, 예를 들어, 알파 1,4; 알파 1,6, 알파 1,2; 및 알파 1,6 글리코시드 연결이 특이적인 미생물 효소(예를 들어 알파-글루코시다제, 사이클로말토덱스트리나제, 네오풀루나나제, 글루카노트랜스퍼라제, 트레할로하이드롤라제 등)에 의해서 인식되고, 이것은 포유동물 효소를 위한 물질이 아니다. 글리칸의 소화율은 예를 들어, 글리칸 단위(들)(예를 들어 단당류)의 중합도, 분지화도, 글리코시드 연결의 유형, 연결의 위치, 애노머 배위(예를 들어 L- 또는 D-배위, 알파/베타 배위), 글리칸 단위 조성을 비롯한 다수의 인자에 좌우된다. 예를 들어, 푸라노시드는 일반적으로 피라노시드보다 가수분해에 더 감수성이다. 데옥시 당은 일반적으로 비-데옥시 당보다 더 산 불안정하다. 우론산은 일반적으로 비-우론산 단당류보다 가수분해에 대해서 덜 감수성이다. 분지화는 인간 효소에 의한 소화에 대해서 보호하고, 그것은 일반적으로 분자가 클수록 결장에서 발효 속도(소화율)가 더 느린 것으로 관찰된다. 이들 특징은 일반적으로 인간 글리코시다제에 의한 소화율을 촉진시키고, 미생물상에 의한 선택적인 발효 또는 소화를 촉진시킬 수 있다.
일부 실시형태에서, 경구 투여되어 소화관에 도달하는 약제학적 글리칸 치료 조성물은 숙주의 소화관(또는 내장의 특정 영역)에서 목적하는 소화율 정도를 갖는 복수의 글리칸 종의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 포유동물 효소에 대해서 비-소화성이고, 미생물 효소에 의해서만 가수분해될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 인간에 의해서 대사될 수 없고, 인간의 미생물상에 의해서만 대사가능(또는 발효가능)하다.
상이한 미생물 분류군은 상이한 가수분해 효소를 갖는다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 1종, 2종, 3종, 4종 또는 그 초과의 공생 박테리아 종, 예를 들어 박테로이데스 ATCC 43185, 프레보텔라 코프리 DSM 18205, 박테로이데스 테타이오타미크론 ATCC 29741, 박테로이데스 셀룰로실리티쿠스 DSM 14838, 클로스트리디움 신덴스 ATCC 35704, 루미노코쿠스 오베움 ATCC 29714, 클로스트리디움 넥실레 ATCC 27757, 및 파라박테로이데스 디스타소니스 ATCC 8503에 의한 시험관내 단일 균주 소화율 검정법에서 발효성이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 1종, 2종, 3종, 4종 또는 그 초과의 병원성 종, 예를 들어, 클로스트리디움 디피실리에 ATCC BAA-1382, 클로스트리디움 디피실리에 ATCC 43255, 엔테로코쿠스 파에시움 ATCC 700221, 및 살모넬라 엔테리카 ATCC 27869에 의한 시험관내 단일 균주 소화율 검정법에서 비-발효성이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 단일 균주 시험관내 소화율 검정법에서 특정 박테리아 분류군에 의해서 비-발효성(예를 들어 글리칸 제제의 적어도 70%, 80%, 90%, 95% 또는 98%가 비-발효성)이지만, 숙주의 적합한 박테리아 적소(예를 들어 GI관 또는 이의 특정 영역, 예컨대 결장 또는 장)에서 분류군에 의해서 생체내에서 발효성이다. 일부 실시형태에서, 박테리아 분류군은 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스를 포함한다. 발효율은 예를 들어, 박테리아 분류군의 성장을 시험관내 또는 생체내에서 모니터링함으로써 측정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리코시드 결합의 가수분해는 효소에 의해서 촉매작용되고, 촉매작용의 속도는 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적합한 수단에 의해서 측정될 수 있고, 그 속도는 또 다른 효소의 것과 비교될 수 있다. 더 높은 속도의 가수분해, 글리칸 단위의 전달, 및/또는 글리칸 단위의 변형은, 그 결합이 효소의 적합한 물질임을 제안할 수 있다. 가수분해 용이성은 높은 속도의 촉매 반응에 의해서 표현될 수 있다. 다른 결합은 효소 또는 효소 세트와 비상용성이어서, 이들은 가수분해하기 어렵다. 일부 실시형태에서, 소화율(반감기로 표현)은 30분 이하, 20분 이하, 15분 이하 10분 이하, 5분 이하, 4분 이하, 3분 이하, 2분 이하 또는 1분 이하이다. 일부 실시형태에서, 소화율(반감기로 표현)은 30분 이상, 45분 이상, 1시간 이상, 2시간 이상, 3시간 이상, 4시간 이상, 5시간 이상, 또는 10시간 이상이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 포유동물 아밀라제 효소에 의해서 가수분해성인 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20%, 30%, 40% 미만, 또는 50% 미만의 결합을 포함한다. 소화율은 또한 위 소화 반감기로서 평가될 수 있다.
박테리아 구성성분의 식별
일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물은 대상체에 투여되어 GI관에서 유익한 박테리아의 성장을 증가시키고/거나 병원균의 성장을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 미생물 공동체는 글리칸 치료제에 의해서 건강한 상태의 것으로 이동된다. GI관에서 일어나는 미생물 변화는 관련 기술 분야에 공지되고, 본 명세서에 기술된 임의의 수의 방법을 사용하여 분석될 수 있다.
글리칸 치료 제제가 GI관에서 박테리아의 집단을 이동시키는지의 여부를 측정하기 위한 한 정량분석 방법으로서, 정량 PCR(qPCR)이 수행될 수 있다. 게놈 DNA는 구매 가능한 키트, 예컨대 모 바이오 파워소일(Mo Bio Powersoil)(등록상표)-htp 96 웰 소일 DNA 단리 키트(Well Soil DNA Isolation Kit)(모 바이오 래보로토리즈(Mo Bio Laboratories), 미국 캘리포니아주 칼스배드 소재), 모 바이오 파워소일(등록상표) DNA 단리 키트(모 바이오 래보로토리즈, 미국 캘리포니아주 칼스배드 소재), 또는 QIAamp DNA 스툴 미니 키트(Stool Mini Kit)(퀴아젠(QIAGEN), 미국 캘리포니아주 발렌시아 소재)를 사용하여 제조사의 지시서에 따라서, 또는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 다른 표준 기술에 의해서 샘플로부터 추출될 수 있다.
일부 실시형태에서, qPCR은 핫마스터믹스(HotMasterMix)(5PRIME, 미국 매릴랜드주 가이터스버그 소재) 및 특정(예를 들어 유익한 또는 목적하는) 박테리아에 특이적인 프라이머를 사용하여 수행될 수 있고, 바코드가 있는 MicroAmp(등록상표) 패스트 옵티컬 96-웰 반응 플레이트(Fast Optical 96-well Reaction Plate)(0.1㎖)(라이프 테크놀로지스(Life Technologies), 미국 뉴욕주 그랜드 아일랜드 소재) 상에서 수행될 수 있고, CFX96(상표명) 실시간 시스템이 구비된 바이오라드 C1000(상표명) 열 순환기 상에서 FAM 및 ROX 채널의 형광 판독과 함께 수행될 수 있다. FAM 채널 상의 각각의 웰에 대한 Cq 값은 CFX 매니저(CFX Manager)(상표명) 소프트웨어 버전 2.1에 의해서 결정한다. 주어진 샘플의 Cq 값을 표준 곡선으로부터 생성된 선형 회귀 모델에 대입하고, 표준 곡선 웰의 Cq 값을 이들 샘플의 알고 있는 log10(cfu/㎖)과 비교함으로써 각각의 시험 샘플의 log10(cfu/㎖)을 계산한다. 통상의 기술자는 대안적인 qPCR 모드를 사용할 수 있다.
일부 실시형태에서, 미생물 구성성분은 미생물 16S 작은 소단위 리보솜 RNA 유전자(16S rRNA 유전자)의 DNA 서열을 특징분석함으로써 식별된다. 16S rRNA 유전자는 대략 1,500개의 뉴클레오타이드 길이이고, 일반적으로 유기체 전체에서 상당히 보존되지만, 대부분의 유기체의 종- 및 균주-수준 분류군을 구별하기에 충분한 뉴클레오타이드 다양성을 보유하는 특이적인 가변 영역 및 초가변 영역(V1-V9)을 함유한다. 박테리아에서 이들 영역은 대장균계 명명법을 기초로 하는 자리매김을 사용하여 각각 뉴클레오타이드 69-99, 137-242, 433-497, 576-682, 822-879, 986-1043, 1117-1173, 1243-1294 및 1435-1465에 의해서 정의된다(예를 들어, 문헌[Brosius et al., Complete nucleotide sequence of a 16S ribosomal RNA gene from Escherichia coli, PNAS 75(10):4801-4805 (1978)] 참고).
미생물 공동체의 조성은 전체 16S rRNA 유전자, 또는 이 유전자의 V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, 및 V9 영역 중 적어도 하나를 시퀀싱함으로써, 또는 이들 유전자의 가변 영역의 조합(예를 들어 V1-3 또는 V3-5)을 시퀀싱함으로써 추론될 수 있다. 일 실시형태에서, V1, V2, 및 V3 영역을 사용하여 미생물상을 특징분석한다. 또 다른 실시형태에서, V3, V4, 및 V5 영역을 사용하여 미생물상을 특징분석한다. 또 다른 실시형태에서, V4 영역을 사용하여 미생물상을 특징분석한다.
서로에 적어도 97% 동일한 서열을 조작 분류 단위(Operational Taxonomic Unit: OTU)로 분류한다. 97% 유사성을 갖는 서열을 함유한 OTU는 대략 종 수준 분류군에 상응한다. 각각의 OTU로부터의 적어도 하나의 대표적인 서열을 선택하고, 이것을 사용하여 상당히 큐레이트된 16S rRNA 유전자 서열의 참조 데이터베이스(예컨대 그린젠스(Greengenes) 또는 실바(SILVA) 데이터베이스)와 비교함으로써 OTU에 대한 분류학상 배정을 얻는다. 미생물 공동체에서 OTU들 간의 관계는 각각의 OTU로부터의 대표적인 서열로부터의 계통수(phylogenetic tree)를 구조화함으로써 추론될 수 있다.
공지된 기술을 사용하여, 전체 16S 서열 또는 16S 서열의 임의의 가변 영역의 서열을 측정하기 위해서, 게놈 DNA를 박테리아 샘플로부터 추출하고, 16S rRNA (전체 영역 또는 특이적인 가변 영역)를 중합 연쇄 반응(PCR)을 사용하여 증폭시키고, PCR 산물을 세척하고, 뉴클레오타이드 서열을 기술하여 16S rRNA 유전자 또는 그 유전자의 가변 영역의 유전 조성을 측정한다. 전체 16S 시퀀싱을 수행하는 경우, 사용된 시퀀싱 방법은 생거(Sanger) 시퀀싱을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 하나 이상 가변 영역, 예컨대 V4 영역이 사용되는 경우, 시퀀싱은 생거 방법을 사용하거나 또는 차세대 시퀀싱 방법, 예컨대 일루미나(Illumina) 방법을 사용하여 수행될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 16S rRNA 유전자의 보존 영역에 어닐링되도록 설계된 프라이머(예를 들어, V4 영역의 증폭을 위한 515F 및 805R 프라이머)는 독특한 바코드 서열을 함유하여 다수의 미생물 공동체를 동시에 특징분석하는 것을 가능하게 할 수 있다.
미생물 조성물을 식별하기 위한 또 다른 방법으로서, 뉴클레오타이드 마커 또는 유전자, 특히 고도로 보존된 유전자(예를 들어, "하우스-키핑(house-keeping)" 유전자), 또는 이들의 조합의 특징분석, 또는 완전 게놈 샷건 서열(WGS)이 있다. 정의된 방법을 사용하면, 박테리아 샘플로부터 추출된 DNA는 PCR을 사용하여 증폭되고, 증폭된 산물의 뉴클레오타이드 서열을 결정하기 위해서 시퀀싱된 특이적인 게놈 영역을 가질 것이다. WGS 방법에서, 추출된 DNA를 다양한 길이(300 내지 약 40,000개의 뉴클레오타이드)의 조각으로 단편화하고, 증폭 없이 직접 시퀀싱할 것이다. 생거, 일루미나, 454 라이프 사이언시스(Life Sciences), 이온 토렌트(Ion Torrent), ABI, 퍼시픽 바이오사이언시스(Pacific Biosciences), 및/또는 옥스포드 나노포어(Oxford Nanopore)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 시퀀싱 기술을 사용하여 서열 데이터를 임의의 시퀀싱 기술을 사용하여 생성할 수 있다.
16S rRNA 유전자에 더하여, 주어진 종 또는 분류군에 대한 마커 유전자인 것으로 공지된 선택된 유전자 세트를 분석하여 미생물 공동체의 조성을 평가한다. 이들 유전자는 대안적으로는 PCR-기반 스크리닝 전략을 사용하여 검정한다. 예를 들어, 병원성 에세리키아 콜리의 다양한 균주를 열-민감성(LTI, LTIIa, 및 LTIIb) 및 열-안정성(STI 및 STII) 톡신, 베로톡신(verotoxin) 유형 1, 2, 및 2e(각각, VT1, VT2, 및 VT2e), 세포독성 괴사 인자(CNF1 및 CNF2), 부착 및 소멸 메커니즘(eaeA), 장관흡착성 메커니즘(Eagg), 및 장침입성 메커니즘(Einv)을 암호화하는 유전자를 사용하여 구별한다. 마커 유전자의 사용에 의해서 미생물 공동체의 분류 구성을 측정하기 위해서 사용하기 위한 최적의 유전자는 서열 기초 분류 식별의 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 친숙하다.
미생물 완전-게놈 시퀀싱(WGS)을 위한 시퀀싱 라이브러리를 박테리아 게놈 DNA로부터 제조할 수 있다. 인간 또는 실험 동물 샘플로부터 단리된 게놈 DNA의 경우, DNA는 구매 가능한 키트, 예를 들어, NEB넥스트 마이크로바이옴 DNA 인리치먼트 키트(NEBNext Microbiome DNA Enrichment Kit)(뉴 잉글랜드 바이오랩스, 미국 메사추세스주 입스위치 소재) 또는 다른 인리치먼트 키트를 사용하여 박테리아 DNA를 임의로 풍부하게 할 수 있다. 시퀀싱 라이브러리는 마찬가지로 구매 가능한 키트, 예컨대 넥스테라 메이트-페어 샘플 프리퍼레이션 키트(Nextera Mate-Pair Sample Preparation Kit), 트루세크 DNA PCR-프리(TruSeq DNA PCR-Free) 또는 트루세크 나노(TruSeq Nano) DNA, 또는 넥스테라 XT 샘플 프리퍼레이션 키트(Nextera XT Sample Preparation Kit)(일루미나, 미국 캘리포니아주 샌디에고 소재)를 사용하여 제조사의 지시서에 따라서 게놈 DNA로부터 제조될 수 있다. 대안적으로, 라이브러리는 일루미나 시퀀싱 플랫폼과 상용성인 다른 키트, 예컨대 NEB넥스트 DNA 라이브러리 컨스트럭션 키트(NEBNext DNA Library Construction Kit)(뉴 잉글랜드 바이오랩스, 미국 메사추세스주 입스위치 소재)를 사용하여 제조될 수 있다. 이어서, 라이브러리를 MiSeq, HiSeq 또는 NextSeq 서열기(일루미나, 미국 캘리포니아주 샌디에고 소재)를 포함하지만 이에 제한되지 않은 표준 시퀀싱 기술을 사용하여 시퀀싱할 수 있다.
대안적으로, 관련 기술 분야의 표준 방법을 사용하여 완전-게놈 샷건 단편 라이브러리를 제조한다. 예를 들어, GS FLX 타이타늄 래피드 라이브러리 프리퍼레이션 키트(GS FLX Titanium Rapid Library Preparation Kit)(454 라이프 사이언시스, 미국 코네티켯주 브랜포드 소재)를 사용하여 샷건 단편 라이브러리를 작제하고, GS FLX 타이타늄 엠PCR 키트(GS FLX Titanium emPCR Kit)(454 라이프 사이언시스, 미국 코네티켯주 브랜포드 소재)를 사용하여 증폭시키고, 454 서열기 (454 라이프 사이언시스, 미국 코네티켯주 브랜포드 소재) 상에서 표준 454 피로시퀀싱 프로토콜에 따라서 시퀀싱할 수 있다.
박테리아 RNA를 또는 구매 가능한 키트, 예컨대 리보퓨어 박테리아 RNA 퓨리피케이션 키트(RiboPure Bacterial RNA Purification Kit)(라이프 테크놀로지스, 미국 캘리포니아주 칼스배드 소재)에 의해서 미생물 배양물 또는 박테리아를 함유하는 샘플로부터 단리할 수 있다. 박테리아 RNA의 또 다른 단리 방법은 tRNA의 제거를 통해서 박테리아 RNA의 정제된 샘플에서 mRNA를 풍부하게 하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, RNA를 cDNA로 전환할 수 있고, 이것을 사용하여, 표준 방법, 예컨대 넥스트라 XT 샘플 프리퍼레이션 키트(일루미나, 미국 캘리포니아주 샌디에고 소재)를 사용하여 라이브러리를 시퀀싱할 수 있다.
핵산 서열을 분석하여 서열 유사성 및 계통발생론적 배취 방법 또는 두 전략의 조합을 사용하여 분류 배정을 정의한다. 유사한 접근법을 사용하여 핵산 서열에 대한 단백질 명칭, 단백질 기능, 전사 인자 명칭 및 임의의 다른 분류 방법에 대한 주석을 단다. 서열 유사성 기초 방법은 BLAST, BLASTx, tBLASTn, tBLASTx, RDP-분류기, DNAclust, RapSearch2, DIAMOND, USEARCH, 및 이들 알고리즘의 다양한 실행, 예컨대 QIIME 또는 Mothur를 포함한다. 이들 방법은 서열 판독물을 참조 데이터베이스에 맵핑하고, 최상의 매칭을 선택한다. 일반적인 데이터베이스는 분류 배정을 위한 KEGG, MetaCyc, NCBI 논-리던던트 데이터베이스(non-redundant database), 그린젠스, RDP, 및 실바를 포함한다. 기능적 배정을 위해서, 판독물을 다양한 기능적 데이터베이스 예컨대 COG, KEGG, BioCyc, MetaCyc, 및 탄수화물-활성 효소(CAZy) 데이터베이스에 맵핑한다. 미생물 계통군을 MetaPhlAn을 비롯한 소프트웨어를 사용하여 배정한다.
미생물 집단의 프로테오믹 분석법
글리칸 치료제의 제제를 건강 상태와 연관된 미생물 단백질의 발현을 증가시키는 능력 또는 질환 상태와 연관된 미생물 단백질의 발현을 감소시키는 능력을 기초로 선택할 수 있다. 미생물 집단의 프로테오믹 분석법을 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 프로토콜에 따라서 수행할 수 있다(예를 들어, 문헌[Cordwell, Exploring and exploiting bacterial proteomes, Methods in Molecular Biology, 2004, 266:115). 다르게 발현되는 단백질을 식별하기 위해서(예를 들어, 글리칸 치료제로 미생물 집단을 치료할 때 단백질 발현의 차이를 식별하기 위해서), 예를 들어, 주스테(Juste) 등의 문헌(Bacterial protein signals are associated with Crohn's disease, Gut, 2014, 63:1566)에 기술된 바와 같이 프로테오믹 분석법을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단백질을 2개의 샘플(예를 들어, 치료되지 않은 미생물 집단 및 글리칸 치료제로 치료된 집단)의 미생물 용해물로부터 단리한다. 각각의 단백질 샘플을 (예를 들어, 형광 염료, 예를 들어, Cy3 또는 Cy5 CyDye DIGE 플루오르(Fluor) 미네랄 염료, 지이 헬쓰케어(GE Healthcare)로) 표지하고, 2-차원 차동 젤 전기영동(two-dimensional differential gel electrophoresis: 2D-DIGE)에 의해서 분석한다. 젤이 염색되고, 두 샘플이 유의하게 상이한 것으로서 식별되는 단백질 스팟들을 액체 크로마토그래피-탠덤 질량 분광분석법(LC-MS/MS)에 의해서 절단, 소화, 분석한다. X!텐덤파이프라인(X!TandemPipeline)(http://pappso.inra.fr/bioinfo/xtandempipeline/)을 사용하여 상이하게 발현된 단백질을 식별할 수 있다.
글리칸 치료제의 제제를 또한 미생물 발효 산물의 존재에 대한 그의 효과를 기초로 인간 대상체에 투여를 위해서 선택할 수 있다. 예를 들어, 글리칸 치료제의 제제를 단쇄 지방산 예컨대 프로피오네이트(프로피온산), 아세테이트, 및/또는 부티레이트(부티르산)를 생산하는 박테리아의 성장을 유도 또는 촉진시키는 그의 능력에 대해서 선택할 수 있다. 유사하게, 글리칸 치료제의 제제를 산성 환경을 생성함으로써 다른 박테리아의 성장을 조절할 수 있는 락트산을 생산하는 박테리아의 성장을 유도 또는 촉진시키는 그의 능력에 대해서 선택할 수 있다. 이러한 분석법을 사용하여 글리칸 치료제가 목적하는 발효 산물의 생산을 위한 물질이도록 프로바이오틱 박테리아와 글리칸 치료제를 짝지울 수 있다.
새로운 배양 배지 또는 사용된 배양 배지에 또는 인간으로부터 수집된 생물학적 샘플에 존재하는 대사산물을 본 명세서에 기술된 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 샘플에서 대사산물의 상대적인 농도를 측정하기 위해서 사용될 수 있는 편파적이지 않은 방법, 예컨대 질량 분광분석법 또는 1H-NMR과 조합된 기체 또는 액체 크로마토그래피가 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 이들 측정은 동일한 분석 시스템을 통해서 대사산물 표준품에 의해서 보정될 수 있다.
기체 크로마토그래피-질량 분광분석법(GC-MS) 또는 액체-크로마토그래피-질량 분광분석법(LC-MS) 분석법의 경우에, 극성 대사산물 및 지방산을 유기 용매 및 수성 샘플의 1상 또는 2상 시스템을 사용하여 추출하고, 유도체화시킬 수 있다([Fendt et al., Reductive glutamine metabolism is a function of the α-ketoglutarate to citrate ratio in cells, Nat Commun, 2013, 4:2236]; [Fendt et al., Metformin decreases glucose oxidation and increases the dependency of prostate cancer cells on reductive glutamine metabolism, Cancer Res, 2013, 73:4429]; [Metallo et al., Reductive glutamine metabolism by IDH1 mediates lipogenesis under hypoxia, Nature, 2011, 481:380]). 극성 대사산물의 유도체화를 위한 예시적인 프로토콜은 대사산물을 피리딘 중에서 2% 메톡실아민 하이드로클로라이드와 함께 인큐베이션시켜서 메톡심-tBDMS 유도체를 형성하고, 이어서 1% tert-부틸다이메틸클로로실란(t-BDMCS)과 함께 N-tert-부틸다이메틸실릴-N-메틸트라이플루오로아세트아마이드(MTBSTFA)를 첨가하는 것을 포함한다. 예를 들어, 메탄올 중에서 2% H2SO4와 함께 인큐베이션시키거나 메틸-8 시약(써모 사이언티픽(Thermo Scientific))을 사용하여 트라이아실글리세리드 및 인지질을 포함하는 비-극성 분획을 유리 지방산으로 비누화시키고, 에스테화시켜서 지방산 메틸 에스터를 형성할 수 있다. 이어서, 유도체화된 샘플을 표준 LC-MS 방법을 사용하여, GC-MS, 예를 들어 질량 분광계(MS)가 마주한 기체 크로마토그래피(GC) 상에 장치된 DB-35MS 칼럼(30m x 0.25㎜ 내경 x 0.25㎛, 애질런트 J&W 사이언티픽)에 의해서 분석할 수 있다. 대사산물 이온 단편을 적분하고, 표준 알고리즘, 예컨대 퍼란데즈(Fernandez) 등의 문헌(Fernandez et al., Correction of 13C mass isotopomer distributions for natural stable isotope abundance, J Mass Spectrom, 1996, 31:255)으로부터 채택된 것을 사용하여 자연 존재비에 대해서 보정함으로써 질량 동위원소이성질체(isotopomer) 분포를 측정할 수 있다. 액체 크로마토그래피-질량 분광분석법(LC-MS)의 경우에, 극성 대사산물을 칼럼, 예컨대 SeQuant ZIC-pHILIC 중합체 칼럼(2.1 x 150mm; EMD 밀리포어(EMD Millipore))이 구비된 표준 벤치탑 LC-MS/MS를 사용하여 분석할 수 있다. 분리를 위해서 사용되는 예시적인 이동상은 완충제 및 특정 pH 값으로 조정된 유기 용매를 포함할 수 있다.
조합으로 또는 대안으로, 추출된 샘플을 1H-핵자기 공명(1H-NMR)에 의해서 분석할 수 있다. 샘플을 임의로 완충 용액의 존재 하의 동위원소가 풍부한 용매, 예컨대 D2O(예를 들어, D2O 중의 Na2HPO4, NaH2PO4, pH 7.4)와 합할 수 있다. 또한 보정 및 화학적 이동 측정을 위해서 참조 표준품을 샘플에 보충할 수 있다(예를 들어, 5mM 2,2-다이메틸-2-실라펜탄-5-설포네이트 나트륨염 (DSS-d6, 아이소테크(Isotec), 미국 소재)). 분석 전에, 용액을 여과 또는 원심분리하여 임의의 침강물 또는 침전물을 제거할 수 있고, 이어서 분석에 적합한 NMR 튜브 또는 용기(예를 들어, 5㎜ NMR 튜브)로 옮길 수 있다. 1H-NMR 스펙트럼을 표준 NMR 분광계, 예컨대 5㎜ QXI-Z C/N/P 프로브-헤드가 구비된 애반스(Avance) II + 500 브루커 분광계 (500MHz)(브루커, 독일 소재) 상에서 획득할 수 있고, 스펙트럼 적분 소프트웨어(예컨대 케놈엑스 NMR 슈트(Chenomx NMR Suite) 7.1; 케놈엑스 인크.(Chenomx Inc.), 캐나다 앨버타주 에드먼턴 소재)로 분석할 수 있다(Duarte et al., 1H-NMR protocol for exometabolome analysis of cultured mammalian cells, Methods Mol Biol, 2014:237-47). 대안적으로, 1H-NMR을 관련 기술 분야에 공지된 다른 공개된 프로토콜에 따라서 수행할 수 있다(Chassaing et al., Lack of soluble fiber drives diet-induced adiposity in mice, Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2015; Bai et al., Comparison of Storage Conditions for Human Vaginal Microbiome Studies, PLoS ONE, 2012:e36934).
치료 방법
본 명세서에는 인간 대상체의 치료 방법이 제공된다. 이들 방법은, 일부 실시형태에서, i) 위장관 미생물상의 미생물 부조화를 갖거나 또는 갖는다고 예상되는 인간 대상체를 식별하는 단계, 및 ii) 인간 대상체에 미생물 부조화를 치료하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 투여하는 단계 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다.
본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물은 이것이 필요한 인간에게 투여하기에 적합하다. 특정 실시형태에서, 대상체는 목적하지 않은 병원균 또는 종 이상의 목적하지 않은 박테리아 분류군의 과성장, 중요한 건강-연관된 박테리아 분류군의 감소된 표현, 건강한 개체에 비교된 미생물 종의 감소 또는 증가된 다양성, 또는 유익한 박테리아의 감소된 전체 존재비를 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 위장관 미생물상의 미생물 부조화의 하나 이상의 증상을 갖는 인간이다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 다양한 질환, 장애 또는 병태의 치료에 유익하다. 이러한 질환, 장애 또는 병태는 미생물상의 미생물 부조화와 연관될 수 있다. 유익한 미생물상의 교란은 항생제, 화학요법 및 다른 미생물 부조화-유도 약물의 사용 또는 치료(예를 들어 방사선 치료), 병원균 감염, 유해균 활성, 잘못된 칼로리 흡수(예를 들어, 고-지방, 고-당), 잘못된(비-소화성) 섬유 흡수(예를 들어, 낮은 섬유 또는 제로 섬유), 숙주 인자(예를 들어, 숙주 유전자 변형) 및 유사한 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 인자(예를 들어, 유전적 또는 환경적)로 인해서 일어날 수 있다.
일부 실시형태에서, 질환, 장애 또는 병태는 위장관 미생물상의 미생물 부조화와 연관된다. 일부 실시형태에서, 미생물 부조화를 치료함으로써, 질환, 장애 또는 병태가 치료된다.
위장관 미생물상의 미생물 부조화 및/또는 위장관 질환, 장애 또는 병태와 연관될 수 있는 증상은 가스, 속쓰림, 소화 불량, 복부팽창, 장내가스, 설사, 복통, 경련, 구역질, 및 구토를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. GI와 관련된 사소한 소화 문제는 또한 비정기적인 복부팽창, 설사, 변비, 가스, 또는 소화 불량을 포함한다.
감염성 질환
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 투여는 감염을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 대상체는 대상체가 클로스트리디움 디피실리에 감염(CDI)을 비롯한 위장관 감염성 질환; 반코마이신-내성 엔테로코키(VRE) 감염, 감염성 대장염, 및 C. 디피실리에 대장염; 진균증(mycoses), 예컨대, 예를 들어, 칸디다 알비칸스 감염, 캄필로박터 제주니 감염, 헬리코박터 파일로리 감염; 설사, 예컨대, 예를 들어, 클로스트리디움 디피실리에 연관된 설사(CDAD), 항생제-연관 설사(AAD), 항생제-유도 설사, 여행자 설사(TD), 소아 설사, (급성) 감염성 설사, 결장암 및 간암, 아메바종; 괴사성 장염(NEC), 및 소장 박테리아 과성장(SIBO); 소화불량 또는 비궤양성 소화불량; 치열, 항문주위 농양 및 치루; 게실증 또는 게실염; 소화성 궤양; 및 위장염을 비롯한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 예상되면 치료에 적합하다고 식별된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로의 치료에 적합하다고 식별되는 대상체는 클로스트리디움 디피실리에 감염(CDI); 반코마이신-내성 엔테로코키(VRE) 감염, 감염성 대장염, 또는 C. 디피실리에 대장염을 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로의 치료에 적합하다고 식별되는 대상체는 진균증, 예컨대, 예를 들어, 칸디다 알비칸스 감염, 캄필로박터 제주니 감염, 또는 헬리코박터 파일로리 감염을 갖거나 갖는다고 의심된다.
일부 실시형태에서, GI관 감염은 박테리아 또는 바이러스 감염, 예컨대, 예를 들어, VRE, C. 디피실리에, 에세리키아 콜리, 살모넬라, 쉬겔라, 캄필로박터, 비브리오 콜레라, 클로스트리디움 퍼프린젠스, 바실루스 세루수스, 비브리오 파라헤몰리티쿠스, 에르시니아 엔테로콜리티카, 헬리코박터 파일로리, 로타바이러스, 또는 노로바이러스와 연관된 감염이다.
일부 실시형태에서, GI관 감염은 진균 감염, 예컨대, 예를 들어, 칸디다, 아스페르길루스(Aspergillus), 무코르(Mucor), 크립토코쿠스, 히스토플라즈마, 또는 콕시디오이데스(Coccidioides)로의 감염이다.
일부 실시형태에서, GI관 감염은 원생동물 감염, 예컨대, 예를 들어, 엔타모에바 히스톨리티카, 지아르디아 람브리아, 크립토스포리디움 파르붐으로의 감염이다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로의 치료에 적합하다고 식별되는 대상체는 설사, 예컨대, 예를 들어, 클로스트리디움 디피실리에 연관된 설사(CDAD), 항생제-연관 설사(AAD), 항생제-유도 설사, 여행자 설사(TD), 소아 설사, 또는 (급성) 감염성 설사를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로의 치료에 적합하다고 식별되는 대상체는 괴사성 장염(NEC); 위장염; 소장 박테리아 과성장(SIBO) 또는 GI관 감염과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로의 치료에 적합하다고 식별되는 대상체는 결장암, 간암, 아메바종; 소화불량 또는 비궤양성 소화불량; 치열, 항문주위 농양 및 치루; 게실증 또는 게실염; 소화성 궤양 또는 GI관의 구조적 변형과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일부 실시형태에서, 클로스트리디움 디피실리에 감염(CDI)-유도된 대장염을 갖는 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. CDI-유도된 대장염을 갖는 대상체는 물설사, 경련, 복통, 식욕부진, 불안증, 열, 탈수, 하부 복부 압통, 및/또는 반동 압통이 나타날 수 있다. 환자의 분변에서의 C. 디피실리에의 존재는 분변 배양, 글루타메이트 데하이드로게나제 효소 면역검정법, C. 디피실리에 톡신에 대한 유전자를 검출하기 위한 PCR 검정법, 분변 사이토톡신 검정법, 또는 디피실리에 톡신 A 및 B에 대한 효소 면역검정법에 의해서 시험될 수 있다. 환자 집단은 1차(primary) CDI를 갖는 대상체, 재발 CDI를 갖는 대상체, CDI-연관된 설사의 상이한 중등도(경증, 중등도, 중증)를 갖는 대상체, 및 위험 인자, 예컨대 항생제 치료, 넓은-스펙트럼 항생제 치료, 병원 또는 장기 요양 시설의 입소, 위장관 수술, 대장 질환, 약한 면역계, 화학요법, 노화, 신장 질환, 또는 프로톤-펌프 억제제의 존재로 인해서 CDI에 대한 위험이 있는 대상체를 포함한다. CDI를 위한 치료 기준 치료제는 항생제, 예컨대 메트로니다졸, 피닥소미신, 또는 반코마이신을 포함한다. 치료는 또한 프로바이오틱스, 배설물 이식, 및 탈수를 예방을 위한 유체를 포함할 수 있다. 질환의 해결은 설사의 완화(예를 들어, 24시간 기간 동안 3회 초과의 미형성 분변 없음) 및 상기에 기술된 다른 증상의 해결에 의해서 측정된다. 감염의 클리어런스는 C. 디피실리에에 대한 양성 분변 시험의 부재에 의해서 검증될 수 있다.
일 실시형태에서, 병원균의 증상의 예방, 치료, 개선 및/또는 병원균에 의한 초기 정착 또는 정착 재발을 예방하기 위한 방법이 제공된다. 일부 실시형태에서, 재발은 1차 치료 또는 치료 기준 치료 동안 또는 그 후에 일어난다. 일부 경우에, 병원균 하중은 치료 기준 치료 시에 초기에 경감될 수 있지만, 그 다음 하중은 다시 증가하기 시작하여, 질환의 재발을 잠재적으로 촉발한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 재발을 예방하거나 또는 하나 이상의 재발 증상을 치료하기 위해서 (예를 들어, 초기 치료 시작 시에, 초기 치료 시작 동안 또는 초기 치료 시작 후에) 투여될 수 있다. 일부 실시형태에서, 질환-연관된 박테리아, 유해균 또는 병원균은 빌로필라 와드스워티아, 캄필로박터 제주니, 시트로박터 파머, 클로스트리디움 디피실리에, 클로스트리디움 퍼프린젠스, 클로스트리디움 테타니, 콜린셀라 에로파시엔스, 엔테로박터 호마에체이, 엔테로코쿠스 패칼리스, 엔테로코쿠스 파에시움, 에세리키아 콜리, 푸소박테리움 바리움, 푸소박테리움 누클레아툼, 헤모필루스 파라인플루엔자, 클레비시엘라 뉴모니아, 펩토스트렙토코쿠스 스토마티스, 포르피로모나스 아사카롤리티카, 슈도모나스 애루지노사, 살모넬라 본고리, 살모넬라 엔터릭, 쉬겔라 보이디, 쉬겔라 디센테리애, 쉬겔라 플렉스네리, 쉬겔라 소네이, 스타필로코쿠스 아우레우스, 스트렙토코쿠스 인판타리우스, 비브리오 콜레라, 및 에르시니아 엔테로콜리티카 종으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 질환-연관된 박테리아, 유해균 또는 병원균은 빌로필라, 캄필로박터, 칸디다투스, 시트로박터, 클로스트리디움, 콜린셀라, 데설포비브리오, 엔테로박터, 엔테로코쿠스, 에세리키아, 푸소박테리움, 헤모필루스, 클레비시엘라, 라크노스피라시에, 펩토스트렙토코쿠스, 포르피로모나스, 포르티에라, 프로비덴시아, 슈도모나스, 살모넬라, 쉬겔라, 스타필로코쿠스, 스트렙토코쿠스, 비브리오, 및 에르시니아 속을 포함한다.
일 실시형태에서, 본 명세서에는 1차 약물(예를 들어 반코마이신, 메트로니다졸, 피닥소미신)로 치료된 대상체에서 C. 디피실리에 증상의 재발을 예방하는 방법이 제공된다. 방법은 C.디피실리에로 감염되고, 항생제가 투여됐던 대상체를 식별하는 단계 및 대상체에게 C. 디피실리에 감염과 연관된 하나 이상의 증상의 재발생을 예방하기에 유효한 양의 글리칸 치료제를 포함하는 약제학적 조성물을 투여하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 살아있는 C. 디피실리에 병원균은 항생제로의 치료 후에도 대상체의 위장관에서 유지되지만(예를 들어, CFU 계수치가 대상체로부터 취한 샘플, 예를 들어, 배설물 샘플에서 검출됨), C. 디피실리에 연관된 증상은 상당히 감소된다.
일부 실시형태에서, 반코마이신-내성 엔테로코키(VRE) 정착 및 감염을 나타내는 대상체를 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료할 수 있다. 엔테로코쿠스 속의 박테리아는 소화관 미생물상의 일반적인 구성원이다. 이러한 속의 반코마이신-내성 구성원, 일반적으로 E. 패칼리스 및 E. 파에시움은 반코마이신-내성 엔테로코키(VRE) 정착 및 감염을 유발할 수 있다. VRE가 정착된 대상체는 VRE-양성 분변 샘플, 직장 면봉법, 직장주변 면봉법, 또는 또 다른 신체 부위로부터의 샘플로 드러날 수 있다. 반코마이신 내성은 반코마이신 내성(Van) 유전자 오페론을 검출하는 PCR-기초 검정법에 의해서 또는 박테리아 배양에 의해서 평가될 수 있다. 정착된 대상체는 무증상일 수 있지만, 이러한 집단은 VRE로의 감염에 대한 위험이 증가된다. VRE 감염을 갖는 대상체는 설사, 열, 오한, 비뇨기관 감염(UTI), 균혈증, 심내막염, 복강내 감염 및 골반 감염, 호흡기 감염, 또는 또 다른 신체 부위에서의 감염이 나타날 수 있다. 환자 집단은 VRE가 정착된 대상체, VRE 감염으로 고통받는 대상체, 및 위험 인자의 존재, 예컨대 입원 또는 장기 요양 시설의 입소, 장기간 항생제 사용, 면역억제, 수술, 개방창, 내재 장치(예를 들어, 정맥내 라인 또는 비뇨기 카테터) 또는 헬쓰 케어 종사자로서의 채용으로 인해서 VRE의 정착 또는 감염의 위험이 있는 대상체를 포함한다. VRE 정착 또는 감염에 대한 표준 예방 척도는 굿 하이진 프랙티스(good hygiene practice)(예를 들어, 손씻기)에 대한 엄격한 준수 및 가능한 위험 인자의 회피(예를 들어, 내재 장치의 제거)를 포함한다. VRE가 정착되었지만, VRE 감염으로 고통받지 않는 대상체는 전형적으로 치료되지 않는다. VRE 감염에 대한 치료 기준 치료제 선택은 표준 항생제에 대한 저항성으로 인해서 제한되지만, 항생제 예컨대 VRE의 다수의 균주에 대해서 활성을 보유한다고 예증된 항생제의 조합물 및/또는 항생제를 포함할 수 있다. 치료는 또한 프로바이오틱스 또는 지지적 치유를 포함할 수 있다. 질환의 해결은 감염의 제거 및 상기에 기술된 다른 증상의 해결에 의해서 측정된다. 감염 또는 정착의 클리어런스는 관련 생물학적 샘플의 VRE-양성 시험의 부재에 의해서 검증될 수 있다. 감염 또는 정착의 예방은 유사한 방식으로 정량분석될 수 있다.
염증 질환
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 투여는 염증을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 대상체는 대상체가 염증성 장 질환(IBD), 궤양성 대장염(UC), 크론병(CD), 소장의 특발성 염증, 불명확한 대장염, 낭염; 과민성 대장 증후군(IBS), 결장암 및 간암, 괴사성 장염 (NEC), 장 염증, 변비, 미세 대장염, 설사를 비롯한 위장관 염증 질환; 이식편 대 숙주 질환(GVHD); (식품) 알러지; 위막성 대장염; 소화불량 또는 비궤양성 소화불량; 게실증 또는 게실염, 허혈성 대장염; 방사선 대장염 또는 장염; 교원성 대장염; 위장염; 및 풀립을 비롯한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 예상되면 치료에 적합하다고 식별된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 염증성 장 질환(IBD), 궤양성 대장염(UC), 크론병(CD), 장 염증, 미세 대장염 또는 장의 염증과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 소장의 특발성 염증, 명확한 대장염, 낭염, 위막성 대장염, 허혈성 대장염, 방사선 대장염(장염), 교원성 대장염 또는 장의 염증과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 위장염; 이식편 대 숙주 질환(GVHD), 또는 (식품) 알레르기를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 과민성 대장 증후군(IBS), 변비, 설사, 소화불량, 비궤양성 소화불량 또는 변경된 장 수송(intestinal transit)과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 결장암, 간암, 괴사성 장염(NEC); 게실증 또는 게실염; 풀립 또는 장의 구조 변경과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
염증성 장 질환(IBD)을 갖는 대상체는 경련성 복통 및 통증, 혈액이 있을 수 있는 설사, 급박 변, 변비, 구역질, 구토, 열, 체중 감소, 식욕 감소, 및/또는 혈액 감소로 인한 철 결핍성 빈혈이 나타날 수 있다. IBD의 증상은 플레어(flare)로 일어날 수 있고, 증상 질환 기간 및 무증상 질환 기간이 번갈아 일어나는 질환이다. IBD는 분변 관찰(설사의 감염성 유발 가능성을 제거하기 위함, 분변에서 미량의 혈액을 체크하기 위함, 그리고 IBD와 연관된 바이오마커, 예컨대 배설물 칼프로텍틴을 정량분석하기 위함), 염증의 수준을 평가하기 위한 완전 혈구 계산, C-반응성 단백질(CRP) 및 핵둘레 항-호중성 세포질 항체(perinuclear anti-neutrophil cytoplasmic antibody: pANCA)를 비롯한 바이오마커를 평가하기 위한 혈액 시험, 바륨 X-선, 결장경검사(sigmoidoscopy), 대장내시경, 및 내시경을 비롯한, 시험의 조합에 의해서 진단될 수 있다. 환자 집단은 궤양성 대장염(UC; 결장 또는 대장에 제한됨)을 갖는 대상체, 크론병(CD; 위장관의 임의의 분절에 영향을 줌)을 갖는 대상체, 및 상이한 질환 중증도(경증, 중등도, 중증)를 갖는 대상체를 포함한다. IBD를 위한 치료 기준 치료제는 아미노살리실레이트(예를 들어, 설파살라진, 메살라민, 발살라지드, 올살라진), 코르티코스테로이드(예를 들어, 하이드로코르티손, 프리드니손, 메틸프레드니솔론, 프레드니솔론, 부데소니드, 덱사메타손), 면역억제제(예를 들어, 아자티오프린, 6-머캅토퓨린, 메토트렉세이트, 사이클로스포린), 항생제(예를 들어, 메트로니다졸, 시프로플록사신, 리팍시민), 종양 괴사 인자 억제제(예를 들어, 인플릭시맙, 아달리무맙, 세톨리주맙 페골), 인터그린 억제제(예를 들어, 나탈리주맙, 베돌리주맙), 및 수술을 포함한다. 질환의 해결 또는 제어는 표준 점수표에 따른 질환 증증도의 내시경 또는 S자형결장형 평가, 상기에 기술된 증상의 완화, 복합 지수, 예컨대 크론병 활성 지수(CDAI)에 의해서 측정된 바와 같은 질환 중증도의 감소, 또는 IBD 설문지(IBD-Q)에 의해서 측정된 바와 같은 건강-관련질의 개선에 의해서 정량분석될 수 있다.
대사 질환
일부 실시형태에서, 대상체는 대상체가 비만, 전-당뇨병, 제II형 당뇨병, 높은 혈중 콜레스테롤, 고 LDL, 높은 혈압, 높은 공복 혈당, 높은 트라이글리세리드 수준, 저 HDL 비-알코올성 지방간 질환(NAFLD), 비알코올성 지방간염(NASH); 대사 증후군; 고암모니아혈증, 필수 영양소 결핍, 혈색소증, 락토스 불내증, 글루텐 불내증; 및 장말단 피부염을 비롯한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심되면 치료에 적합하다고 식별된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 비만, (인슐린 저항성) 전-당뇨병, 제II형 당뇨병, 높은 공복 혈당(고혈당증), 대사 증후군 또는 대사 질환 증상과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 높은 혈중 콜레스테롤, 고 LDL, 높은 혈압(고혈압), 높은 트라이글리세리드 수준, 저 HDL 또는 유사한 심혈관 질환 위험 인자를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는비-알코올성 지방간 질환(NAFLD), 비알코올성 지방간염 NASH), 고암모니아혈증 또는 간의 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 락토스 불내증, 글루텐 불내증 또는 식품 과민증과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 필수 영양소 결핍, 혈색소증, 장말단 피부염 또는 영양 관리부실과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 인간에게 약제학적 글리칸 치료 조성물을 투여하여 대사 장애를 치료함으로써, 대사 장애의 치료가 필요한 인간에서 대사 장애를 치료하는 방법이 제공된다. 일 실시형태에서, 대사 장애는 비만, 지방과다증, 인슐린 저항성, 당뇨병, 및 지방간 증후군으로부터 선택된다.
대사 장애는 비정상적인 체중 증가; 에너지 사용 또는 소모; 영양소에 대한 변경된 반응, 에너지 공급원, 호르몬, 또는 신호전달 분자; 또는 탄수화물, 지질, 단백질, 또는 핵산의 변경된 대사 또는 이들의 조합에 의해서 유발되거나 이를 특징으로 하는 장애, 질환, 및 병태를 포함할 수 있다. 대사 장애의 예는 인슐린 저항증, 인슐린 민감증, 지방간 증후군, 비만, 지방과다증, 및 당뇨병(예를 들어, 제1형 당뇨병, 제2형 당뇨병)을 포함한다. 일 변형에서, 본 명세서에 제공된 방법은 비만을 치료한다. 본 명세서에는 대상체에서 체중 감소를 유발하고/하거나 신체 지방을 감소시키는 방식으로 대상체의 소화관 미생물상을 변경할 수 있는 약제학적 글리칸 치료 조성물을 사용하여 비만 치료가 필요한 대상체에서 비만을 치료하는 방법이 제공된다.
일 실시형태에서, 인간에게 지방과다증을 감소시키기에 유효한 양의 약제학적 글리칸 치료 조성물을 투여함으로써 지방과다증의 감소가 필요한 대상체에서 지방과다증을 감소시키는 방법이 제공된다. 지방과다증은 예를 들어, 예를 들어, 허리 둘레, 허리 엉덩이 둘레 비, 피하지방 두께, 생체전기 저항법, 수중 체중법, 기체-치환 플레티스모그래피, 또는 유량측정법을 비롯한, 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
일 실시형태에서, 대상체에게 글루코스 대사를 개선시키기에 유효한 양의 약제학적 글리칸 치료 조성물을 투여함으로써, 글루코스 대사의 개선이 필요한 대상체에서 글루코스 대사를 개선시키는 방법이 제공된다. 글루코스 대사는 예를 들어, 공복 혈당 수준, 공복 인슐린 수준, 식후 혈당 시험, 식후 인슐린 시험, 경구 내당능 시험, 정맥 내당능 시험, 당화 헤모글레빈 수준, 또는 무작위 혈당 시험을 비롯한, 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 방법에 의해서 측정될 수 있다.
일 실시형태에서, 대상체에게 인슐린 민감성을 증가시키기에 유효한 양의 약제학적 글리칸 치료 조성물을 투여함으로써, 인간에서 인슐린 민감성을 증가시키는 방법이 제공되며, 여기서 인간은 글리칸 치료제의 투여 전에 인슐린 민감성을 갖고, 글리칸 치료제의 투여 후에 인슐린 민감성을 갖고, 글리칸 치료제의 투여 후에 인간의 인슐린 민감성은 글리칸 치료제의 투여 전에 인간의 인슐린 민감성보다 더 높다. 인슐린 민감성은 예를 들어, 공복 혈당 수준, 공복 인슐린 수준, 식후 혈당 시험, 식후 인슐린 시험, 경구 내당능 시험, 정맥 내당능 시험, 당화 헤모글레빈 수준, 또는 무작위 혈당 시험을 비롯한, 관련 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 방법에 의해서 측정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제2형 당뇨병을 갖는 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. 제2형 당뇨병을 갖는 대상체는 흐린 시력, 말초 신경병증, 배뇨 증가, 갈증 증가, 피로, 배고픔 증가, 체중 감소, 또는 효모, 방광, 신장, 피부, 또는 다른 감염이 나타날 수 있다. 제2형 당뇨병은 고혈당증 또는 고혈당성 위기의 전통적인 증상을 갖거나, 헤모글로빈 A1c(HbA1c) 수준이 6.5% 이상인 환자에서 75g 경구 내당능 시험(OGTT) 동안 공복 혈장 글루코스(FPG) 126㎎/dL(7mM) 이상, 또는 2시간 혈장 글루코스 수준 200㎎/dL(11.1mM) 이상, 또는 무작위 혈장 글루코스 200㎎/dL(11.1mM) 이상을 비롯한, 미국 당뇨병 학회(the American Diabetes Association: ADA)에 의해서 기술된 기준에 의해서 진단된다. 환자 집단은 제2형 당뇨병을 갖는 성인 및 어린이, 제2형 당뇨병의 발생 위험이 있는 대상체(예를 들어, 전당뇨병을 갖는 대상체 또는 과체중인 대상체), 및 비만, 혈압 증가, 혈청 트라이글리세리드 증가 및 저 고-밀도 지질단백질(HDL) 수준을 비롯한 대사 증후군의 병태와 함께 제2형 당뇨병을 갖는 대상체를 포함한다. 제2형 당뇨병을 위한 치료 기준 치료제는 생활방식 조절(식이, 운동, 및 행동 변형), 알파-글루코시다제 억제제, 비구아니드(예를 들어, 메트포민), 설포닐우레아, 다이펩티딜 펩티다제 IV(DPP-4) 억제제, 글루카곤-유사 펩타이드-1(GLP-1) 유사체, 메글리티니드, 선택적인 나트륨-글루코스 트랜스포터-2(SGLT2) 억제제, 티아졸리딘다이온, 인슐린, 및 아밀리노미메틱스(amylinomimetic)를 포함한다. 치료 효능은 상기에 열거된 증상 또는 진단 기준의 해결(예를 들어, FPG의 건강한 수준으로의 감소), 또는 제2형 당뇨병의 발생 위험이 있는 대상체에서의 증상 또는 진단 기준의 해결에 의해서, 제2형 당뇨병 상태로의 전환율 감소에 의해서 평가될 수 있다.
일부 실시형태에서, 비-알코올성 지방간 질환(NAFLD) 및/또는 비-알코올성 지방간염(NASH)을 나타내는 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. 비-알코올성 지방간 질환(NAFLD)은 간에서 지방의 비정상적인 축적을 특징으로 한다. NAFLD는 비-알코올성 지방간염(NASH)으로 진행할 수 있는데, 이것은 간 염증, 섬유증, 및 간경변을 특징으로 한다. NAFLD를 갖는 대상체는 무증상일 수 있다. NAFLD 또는 NASH를 갖는 대상체는 증가된 간 크기(물리적인 관찰 동안 주목됨), 피로, 체중 감소, 배의 오른쪽 상단에서의 통증이 나타날 수 있다. NAFLD/NASH의 진단은 알라닌 아미노트랜스퍼라제(ALT) 또는 아스파테이트 아미노트랜스퍼라제(AST)의 혈액 수준 증가, 증가된 간 및 특이적인 병리조직학적 마커(예를 들어, 간 생검법, 복부 초음파, CT 스캔, 또는 MRI 스캔에 의함)를 포함한다. 환자 집단은 NAFLD를 갖는 대상체, NASH를 갖는 대상체, NAFLD/NASH의 발생 위험이 있는 대상체(예를 들어, 과체중이거나, 높은 콜레스테롤 수준을 갖는 대상체), 및 비만, 공복 혈장 글루코스 증가, 혈압 증가, 혈청 트라이글리세리드 증가, 및 낮은 고밀도 지질단백질(HDL) 수준을 비롯한 대사 증후군의 병태와 함께 NAFLD/NASH를 갖는 대상체를 포함한다. NAFLD/NASH를 위한 치료 기준 치료제는 생활방식 조절(식이, 운동, 행동 변형, 금주)을 포함한다. 임상 시험 또는 개발 중인 치료제는 파네소이드 X 수용체(FXR) 효능제(예를 들어, 오베티콜산), 다케다(Takeda) G 단백질-커플드 수용체 5(TGR5) 효능제, 지방산-담즙산 컨주게이트(예를 들어, 아람콜), 항산화제(예를 들어, 비타민 E), 항섬유화제, 퍼옥시좀 증식체-활성화 수용체(PPAR)-감마 효능제, PPAR 알파/델타 효능제, 카파제 억제제(예를 들어, 엠리카산), 및/또는 갈렉틴-3 억제제를 포함한다. 치료 효능은 상기에 열거된 증상 또는 진단 기준의 해결(예를 들어, ALT의 건강한 수준으로의 감소), 또는 NAFLD/NASH의 발생 위험이 있는 대상체에서의 증상 또는 진단 기준의 해결에 의해서, NAFLD/NASH로의 전환율 감소에 의해서 평가될 수 있다.
일부 실시형태에서, 비만 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. 비만은 상당한 건강 걱정이며, 건강에 부정적인 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 비만은 감소된 기대 수명 및/또는 증가된 건강 문제, 예컨대 당뇨병, 높은 혈압, 심장 질환, 뇌졸중, 고 콜레스테롤, 수면 무호흡증, 및 관절염으로 이어질 수 있다. 비만 대상체는 체질량 지수(BMI) 30kg/m2 초과로 표현된다. 대안적으로, 비만 대상체는 체지방 백분율(남성의 경우 25% 초과 또는 여성의 경우 33% 초과)을 기준으로 분류될 수 있다. 진단은 또한 공복 지질 수준(콜레스테롤, 트라이글리세리드), 간 기능, 글루코스 수준, 인슐린 수준, 글리코실화 헤모글로빈(HbA1c), 및/또는 글루코스 용인성의 평가를 포함할 수 있다. 환자 집단은 아동기 비만, 중등도 비만, 비만의 유전적 원인(프라더-윌리 증후군(Prader-Willi syndrome), 바뎃-비들 증후군(Bardet-Biedl syndrome), 코헨 증후군(Cohen syndrome), 및 모모 증후군(MOMO syndrome)), 및 대사 증후군(혈압 증가, 공복 혈장 글루코스 증가, 혈청 트라이글리세리드 증가, 및 저 고-밀도 지질단백질(HDL) 수준)의 다른 병태와 함께 비만을 갖는 대상체를 포함한다. 비만을 위한 치료 기준 치료제는 생활방식 조절(식이, 운동, 및 행동 변형), 비만대사 수술, 식이 흡수를 손상시키는 의약(예를 들어, 테트라하이드로립스타틴), 식이 흡수를 손상시키는 의약, 에너지 소비를 증가시키는 의약, 일반적인 동방질병을 치료하기 위한 의약(예를 들어, 제2형 당뇨병 또는 고혈압을 위한 의약)을 포함한다. 치료 종점은 체중, 공복 지질 수준, 간 기능, 글루코스 수준, 인슐린 수준, HbA1C, 및/또는 글루코스 용인성의 변화를 포함한다.
다른 질환
일부 실시형태에서, 대상체는 대상체가 자가면역 관절염, 제I형 당뇨병, 아토피 피부염, 자폐증, 천식, 심혈관 질환, 만성 신장 질환, 다발성 경화증, 심장 질환, 건선, 고암모니아혈증, 간성 뇌증, 악액질, 통풍, 약물 불내성(예를 들어, 메트포민에 대한 것), 약물의 낮은 경구 생체이용률, 배변 실금, 히르슈스프륭병(Hirschsprung's disease), 항문경, 산통, 장폐색, 치핵, 및 장중첩을 비롯한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다면 치료에 적합하다고 식별된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 자가면역 관절염, 제I형 당뇨병, 다발성 경화증, 건선 또는 유사한 자가면역 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 천식, 아토피 피부염 또는 유사한 환경-유도된 알레르기를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 만성 신장 질환, 심장 질환, 심혈관 질환 또는 장기 부전과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 자폐증, 고암모니아혈증, 간성 뇌증 또는 신경 증상과 연관된 유사한 질환, 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 악액질, 통풍 또는 유사한 영양 장애를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는히르슈스프륭병 질환, 장폐색, 항문경, 장중첩, 배변 실금, 치핵 또는 유사한 위장관 장애를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일부 실시형태에서, 아토피 피부염(AD)을 갖는 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. 아토피 피부염(AD)을 갖는 대상체는 건조, 가려움 및/또는 염증이 있는 피부가 나타날 수 있다. AD의 진단 및 중증도는 SCORAD 지수(Oranje, A. P., et al. "Practical issues on interpretation of scoring atopic dermatitis: the SCORAD index, objective SCORAD and the three-item severity score." British Journal of Dermatology 157.4 (2007): 645-648) 또는 습진 영역 및 중증도 지수(Eczema Area and Severity Index: EASI) 점수(Hanifin et al., The eczema area and severity index (EASI): assessment of reliability in atopic dermatitis, Experimental Dermatology, 2001, 10:11)를 사용하여 결정될 수 있다. AD는 플레어로 일어날 수 있고, 증상 질환 기간 및 무증상 질환 기간이 번갈아 일어나는 질환이다. 스타필로코쿠스 아우레우스가 AD를 갖는 피부 상에 일반적으로 존재하고, IgE 및 염증 또는 Th2 사이토카인 및 케모카인을 비롯한 바이오마커가 또한 질환이 있는 비푸 또는 전신에서 증가될 수 있다. 환자 집단은 조기-발병 AD를 갖는 영아, 소아 AD를 갖는 아동, 후기-발병 AD를 갖는 어른, AD의 플레어에 대한 위험이 있는 임산부("임신중 아토피 발진"), 경증, 중등도 또는 중증 AD 플레어를 갖는 대상체, 또는 AD 발생 위험이 있는 대상체를 포함한다. AD를 위한 치료 기준 치료제는 국소 도포 보습제, 국소 도포 스테로이드 연고, 예컨대 하이드로코르티손, 블리치 배쓰(bleach bath), 항생제, 면역조절제, 예컨대 타크롤리무스, 항히스타민제, 항체-기반 요법(IgE, IL-4 수용체, IL-4, 및 IL-13을 차단하기 위한 항체 포함), 및 다른 항염증제를 포함한다. 치료제는 프로바이오틱스를 또한 포함한다. 질환의 해결 또는 제어는 상기에 기술된 표준 SCORAD 또는 EASI 기준에 의해서 정량분석될 수 있다.
일부 실시형태에서, 천식을 갖는 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. 천식을 갖는 대상체는 천명, 기침, 숨가쁨, 및/또는 가슴 답답함 또는 가슴 통증이 나타날 수 있다. 이들 증상은 일반적으로 가끔 나타나고, 인자, 예컨대 운동 또는 알레르기원에 의해서 촉발될 수 있다. 추가로, 천식을 갖는 아동은 재발성 기관지염, 감기와 함께 지속적인 기침의 이력이 나타날 수 있다. 천식의 진단은 기관지확장제로의 치료의 존재 및 부재하에서의 폐기능 검사를 사용한 폐 기능 시험에 의해서 설정된다. 환자 집단은 천식을 갖는 영아; 아동기 천식을 갖는 대상체; 성인-발병 천식; 간헐성, 경증의 지속성, 중등도의 지속성, 또는 중증의 지속성 천식; 운동-유도 천식; 알레르기 천식; 기침성 천식; 직업적 천식; 야행성 천식; 및 예를 들어, 아토피 가족력으로 인해서 천식 발생의 위험이 있는 대상체를 포함한다. 천식을 위한 치료 기준 치료제는 흡입 코르티코스테로이드(예를 들어, 부데소니드, 플루티카손, 베클로메타손, 모메타손, 및 시클레소니드), 단기 기관지확장제(예를 들어, 알부테롤), 장기 기관지확장제(예를 들어, 살메테롤), 류코트리엔개질제(예를 들어, 몬텔루카스트) 또는 다른 항염증제, 항-콜린제(예를 들어, 이프라트로피움, 티오트로피움), 알레르기성 천식을 위한 항-IgE(예를 들어, 오말리주맙), 및/또는 전신 스테로이드(예를 들어, 프리드니손, 프레드니솔론, 메틸프레드니솔론, 덱사메타손)를 포함한다. 치료제는 또한 프로바이오틱스를 포함할 수 있다. 치료 효능은 상기에 기술된 증상의 빈도 또는 중증도의 감소, 폐 기능의 개선(예컨대 최고 날숨 유량(PEFR) 또는 1초 노력 호기량(forced expiratory volume:FEV1)에 의해서 평가됨), 천식을 위한 치료를 유지 또는 시작할 필요성 감소, 또는 기도 엽증의 바이오마커 수준의 변화(예를 들어, 혈청 IgE, 배출된 산화질소, 객담 또는 혈액 호산구 계수치, 염증 사이토카인, Th2 사이토카인 등)에 의해서 평가될 수 있다.
일부 실시형태에서, 만성 신장 질환(CKD)을 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. CKD를 갖는 대상체는 피로, 집중력 문제, 식욕 저하, 수면 문제, 야행성 근육 경련, 발 및 발목 부음, 피부 발진/가려움, 구역질, 구토, 입에서의 금속성 맛, 숨가쁨, 및/또는 배뇨 증가가 나타날 수 있다. CKD를 비롯한 신장 질환의 진단은 사구체 여과율(GFR), 우레아 및 크레아티닌의 혈액 수준, 알부민의 소변 수준, 신장 생검, 초음파, 및/또는 CT 스캔의 시험에 의해서 수행될 수 있다. 환자 집단은 당뇨성 신장병에 유발된 CKD를 갖는 대상체; 높은 혈압에 의해서 유발된 CKD를 갖는 대상체; 다낭성 신장 질환, 신우신염, 또는 사구체신염을 갖는 대상체; 신장-손상 의약의 장기간 사용으로 인한 신장 손상을 갖는 대상체; 및 위험 인자, 예컨대 당뇨병, 높은 혈압, 또는 신장 질환의 가족력의 존재로 인해서 CKD 발생 위험이 있는 대상체를 포함한다. CKD를 위한 치료 기준 치료제는 혈압을 낮추는 의약, 혈당을 제어하는 의약, 및 혈중 콜레스테롤을 낮추는 약물을 포함한다. 치료제는 또한 식이 변형 및 프로바이오틱스를 포함할 수 있다. 치료 효능은 상기에 열거된 증상 또는 진단 기준의 해결(예를 들어, 소변 알부민 및 혈청 크레아틴의 감소), 투석 시작 필요성의 감소 또는 투석 시작 전 시간의 연장, 요독성 용해물(예를 들어, p-크레졸 설페이트 및 인독실 설페이트)의 혈액 수준 감소 또는 다른 잠재적으로 유해한 순환 인자(예를 들어, 트라이메틸아민 N-옥사이드(TMAO), 또는 CKD 발생 위험이 있는 대상체에서의 CKD의 전환율 감소에 의해서 평가될 수 있다.
일부 실시형태에서, 간성 뇌증(HE)을 갖는 대상체가 본 명세서에 제공된 방법에 따라서 치료될 수 있다. 간성 뇌증은 간이 혈액으로부터 독성 물질, 예컨대 암모니아를 제거할 수 없을 때 일어나는 다수의 부정적인 신경 증상을 포함한다. HE를 갖는 대상체는 착란, 건망증, 불안 또는 자극상태, 자아 또는 행동의 갑작스러운 변화, 수면 패턴 변화, 방향감각상실, 단내 또는 퀴퀴한 냄새가 나는 숨, 불분명한 발음, 및/또는 운동 기능 제어 어려움이 나타날 수 있다. HE의 진단은 간 기능, 혈청 암모니아 수준, EEG, 및 다른 혈액 및 신경 시험의 시험에 의해서 수행된다. 환자 집단은 경증 HE, 중증 HE, 현성 HE, HE의 하나 이상의 에피소드를 이미 경험한 적이 있는 대상체, 및 위험 인자, 예컨대 간 손상의 존재로 인해서 HE의 위험이 있는 환자를 포함한다. HE를 위한 치료 기준 치료제는 락툴로스, 락티톨, 및 항생제(예를 들어, 리팍시민 또는 네오마이신)를 포함한다. 치료제는 또한 식이 변형 및 프로바이오틱스를 포함할 수 있다. 치료 효능은 상기에 열거된 증상 또는 진단 기준의 해결(예를 들어, 혈청 암모니아 수준의 감소), HE의 미래 에피소드의 발생 감소, 또는 HE 위험이 있는 대상체에서 HE의 초기 에피소드의 발생 감소에 의해서 평가될 수 있다.
약물- 또는 치료-유도 소화 이상
본 명세서에는 인간 대상체에서 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상을 감소시키는 방법이 제공된다. 이러한 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 임의의 소화 이상을 포함한다. 예시적인 소화 이상은 체중-증가, 변비, 속쓰림, 배탈, 가스, 복부팽창, 장내가스, 설사, 복통, 경련, 구역질, 및 구토를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시형태에서, 소화 이상은 설사이다. 방법은 인간 대상체에게 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 약물 또는 치료에 의해서 유도된 하나 이상의 증상을 감소시키기에 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 치료는 방사선 치료이다.
일 실시형태에서, 글리칸 치료제로 치료하기에 적합하다고 식별된 대상체는 약물-유도된 설사, 약물-유도된 변비, 약물-유도된 독성, 약물-유도된 불용인성(예를 들어 메트포민에 대한 것, 화학요법에 대한 것), 약물-유도된 마이크로바이옴 손상, 약물-유도된 마이크로바이옴 질환, 약물-유도된 위장관 질환, 약물-유도된 장염 또는 대장염 또는 유사한 약물-유도된 장애 또는 병태를 갖거나 갖는다고 의심된다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물은 약물(또는 방사선 치료)의 투여(이의 투여는 증상을 유도함) 전에, 투여와 동시에 또는 투여 후에 투여된다. 보통 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상과 연관된 예시적인 약물은 암 약물, 항-당뇨병제, 면역-억제 약물, 항미생물 약물, 화학요법, 항-정신병제, 프로톤 펌프 억제제, 및 비-스테로이드성 항염증 약물(NSAID)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 약물의 투여는 일반적으로 예를 들어, 치료 요법 동안 일어날 수 있는 미생물 부조화와 연관된다. 일부 실시형태에서, 미생물 부조화는 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상, 예컨대 소화 이상을 유발 또는 증폭시킨다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 투여는 마이크로바이옴을 조절하여 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상이 감소된다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 약물 치료에 대한 반응으로 악영향을 받거나 손실될 것이거나, 약물 치료에 대한 반응으로 악영향을 받거나 손실된 공생 박테리아를 보완할 수 있는 공생 박테리아의 성장 및/또는 유익한 미생물 공동체의 성장을 향상시킨다.
글리칸 치료제의 투여에 의해서 감소될 수 있는 소화 이상 증상과 연관된 약물의 구체적인 예는 시프로플록사신, 클린다마이신, 아목시실린-클라블라네이트, 세픽심, 에팔로스포린, 플루오로퀴놀론, 아지트로마이신, 클라리트로마이신, 에리트로마이신, 테트라사이클린, 아지트로마이신, 이리노테칸(캄토사르), 5-플루오로우라실, 류코보린, 옥살리플라틴, 보르테조밉, 이마티닙, 레날리도마이드, 임브루비카, 이필리무맙, 페르투주맙, 카페시타빈, 도세탁셀, 라파티닙, 에를로티닙, 카르무스틴, 에토포시드, 아라시틴, 멜팔란, 시타라빈, 다우노루비신, 암사크린, 미톡산트론, 올란자핀, 라니티딘, 파모티딘, 시메티딘, 오메프라졸, 수크랄페이트, 에스오메프라졸, 나프록센, 디클로페낙, 인도메타신, 이부프로펜, 케토프로펜, 피록시캄, 셀레콕시브, 니메술리드, 아스피린, 메트포민, 파록세틴, 발프로산, 또는 클로자핀을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일부 실시형태에서, 소화 이상은 대상체의 화학 치료제로의 치료와 연관된다. 일 실시형태에서, 소화 이상은 설사이다. 구체적인 실시형태에서, 화학 치료제는 이리노테칸, 5-플루오로우라실, 류코보린, 또는 이의 조합물이다. 구체적인 실시형태에서, 화학 치료제는 옥살리플라틴, 류코보린, 5-플루오로우라실, 또는 이들의 조합물이다. 구체적인 실시형태에서 화학 치료제는 보르테조밉, 이마티닙, 레날리도마이드, 임브루비카, 이필리무맙, 페르투주맙, 카페시타빈, 도세탁셀, 라파티닙, 에를로티닙, 또는 이들의 조합물이다. 일부 실시형태에서, 화학 치료제는 카르무스틴, 에토포시드, 아라시틴, 멜팔란, 또는 이들의 조합물이다. 구체적인 실시형태에서 화학 치료제는 시타라빈, 다우노루비신, 에토포시드, 또는 이들의 조합물이다. 구체적인 실시형태에서 화학 치료제는 암사크린, 시타라빈, 에토포시드, 또는 이들의 조합물이다. 구체적인 실시형태에서, 화학 치료제는 미톡산트론, 시타라빈, 또는 이들의 조합물이다.
일부 실시형태에서, 소화 이상은 대상체의 항생제로의 치료와 연관된다. 일 실시형태에서, 소화 이상은 설사이다. 구체적인 실시형태에서, 항생제는 시프로플록사신, 클린다마이신, 아목시실린-클라블라네이트, 세픽심, 에팔로스포린, 플루오로퀴놀론, 아지트로마이신, 클라리트로마이신, 에리트로마이신, 테트라사이클린, 또는 아지트로마이신이다.
일부 실시형태에서, 소화 이상은 대상체의 항-정신병 약물로의 치료와 연관된다. 일 실시형태에서, 소화 이상은 체중 증가이다. 일 실시형태에서, 약물은 올란자핀이다.
일부 실시형태에서, 소화 이상은 대상체의 프로톤-펌프 억제제 약물로의 치료와 연관된다. 일 실시형태에서, 소화 이상은 설사이다. 구체적인 실시형태에서, 약물은 라니티딘, 파모티딘, 시메티딘, 오메프라졸, 수크랄페이트, 또는 에스오메프라졸이다.
일부 실시형태에서, 소화 이상은 대상체의 비-스테로이드성 항염증 약물(NSAID)로의 치료와 연관된다. 일 실시형태에서, 소화 이상은 설사이다. 구체적인 실시형태에서, 약물은 나프록센, 디클로페낙, 인도메타신, 이부프로펜, 케토프로펜, 피록시캄, 셀레콕시브, 니메술리드, 또는 아스피린이다.
일부 실시형태에서, 소화 이상은 대상체의 메트포민, 파록세틴, 발프로산, 또는 클로자핀으로의 치료와 연관된다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 증상의 감소는 치료 요법에 대한 대상체의 순응도를 증가시킨다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 증상의 감소는 의사가 투여하고자 하는 약물을 더 높은 용량으로 처방하는 것을 가능하게 한다. 이러한 실시형태에서, 근본적인 질환의 치료가 더 효과적이다(예를 들어, 증상의 감소가 증가되거나, 무질환 또는 무증상 상태를 성취하는 더 짧은 기간, 또는 무질환 또는 무증상 상태의 더 긴 유지 등)
다른 실시형태
일부 실시형태에서, 대상체는 치료 이후의 위장관 질환, 장애 또는 병태의 적어도 하나의 증상의 감소를 경험한다. 일부 실시형태에서, 치료 이후의 증상의 중증도의 감소는 (예를 들어, 공지된 바이오마커를 측정함으로써) 측정될 수 있고, 대략 약 3%, 5%, 7%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 또는 약 100%이다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 바와 같이 측정된, 증상은 약제학적 글리칸 치료 조성물의 투여 전의 증상과 비교할 때 평균 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 또는 약 100%가 감소된다. 일부 실시형태에서, 증상의 중증도의 감소는 치료 또는 감소가 지속된 후 적어도 약 1일, 2일, 3일, 4일, 5일, 1주, 2주, 3주, 1개월, 3개월, 6개월, 9개월, 1년, 2년, 5년, 10년 동안 유지된다.
일 실시형태에서, 위장관 질환, 장애 또는 병태의 증상은 치료의 종료 후 적어도 약 1일, 1주, 1개월, 2개월, 3개월, 4개월, 5개월, 6개월, 9개월, 1년, 18개월, 2년, 3년, 4년, 5년, 10년, 또는 10년 초과 동안 대상체의 중증도의 제거 또는 감소가 부분적으로, 실질적으로 또는 완전히 유지된다. 또 다른 실시형태에서 위장관 질환, 장애 또는 병태의 증상은 치료의 종류 후 대상체에서 중증도가 영구적으로 제거 또는 감소된다.
일부 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물의 투여는 예를 들어, 적소에서의 미생물 공동체의 1종 이상의 구성원(예컨대 상주 공생 박테리아 및/또는 획득된 병원균 또는 유해균)의 성장 또는 존재비를 조절함으로써(예를 들어, 증가 또는 감소시킴으로써) 숙주의 전체적인 건강 및/또는 특정 적소, 예컨대 GI관의 건강을 개선시킨다.
소화관으로부터의 연구는 프로바이오틱스의 건강 효과를 예증하는 가능성을 갖는 바이오마커의 식별로 이어졌는데. 이것을 또한 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물의 위장관 미생물상 및 환경에 대한 건강 효과를 특징분석하는 데 사용할 수 있다. 이들 마커는 하기를 포함한다: i) 위장관 미생물상 및 위 환경의 전체 대사, 예컨대 유기산의 생산의 변화, ii) 면역계의 조절, 염증 및 면역 글로불린 평가, iii) 결장에서 미네랄, 예컨대 칼슘, 아연 또는 마그네슘의 흡수 증가, iv) 지질 대사 조절, 콜레스테롤 감소, v) 숙주 항상성을 위한 다른 중요한 공정의 유도(예를 들어, 문헌Pool-Zobel B L. Inulin-type fructans and reduction in colon cancer risk: review of experimental and human data. 2005. British Journal of Nutrition 93 Suppl 1:S73-90]; 및 [Liong M T. Roles of Probiotics and Prebiotics in Colon Cancer Prevention: Postulated Mechanisms and In-vivo Evidence.2008. International Journal of Molecular Sciences 9(5):854-63] 검토).
약제학적 글리칸 치료 조성물은 대상체에게 유효량으로 투여되는 경우 하나 이상의 숙주 경로를 조절할 수 있다. 글리칸 치료제는 관련 기술 분야에 공지된 방법에 의해서 측정될 수 있는 1종 이상의 바이오마커의 증가 또는 감소를 유발할 수 있다. 연구자들은 치료 동안 바이오마커(들)가 측정되어야 하는 지점 또는 지점들(예를 들어, 치료 전, 치료 동안의 다양한 간격 및/또는 치료 후)을 용이하게 결정할 수 있다. 임의의 적합한 샘플, 예를 들어 위장관-특이적인 샘플, 예컨대, 예를 들어 조직 샘플 또는 생검물, 표본, 위장관 분비(예컨대 배설물/분변 샘플) 등을 대상체로부터 취할 수 있고, 샘플을 분석할 수 있다. 일부 실시형태에서, 바이오마커의 실질적인 증가 또는 감소를 검출할 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 소화관 미생물상(예를 들어 클로스트리디아)에 의해서 소화되어, 예를 들어 단쇄 지방산 예컨대 부티레이트, 아세테이트, 및 프로피오네이트를 방출하는데, 이것은 면역조절 능력(예를 들어 항염증) 또는 숙주에 유익한 건강 효과를 수여할 수 있는 다른 대사산물(예를 들어 담즙산 및 락테이트)에 작용할 수 있다.
투여된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 내장에서 SCFA 생산에 대한 효과에 대해서 평가하기 위해서, 배설물 샘플을 수집할 수 있다. SCFA 수준, 특히 아세테이트, 프로피오네이트, 및 부티레이트를 정량분석할 수 있다. 분변 샘플을 알칼린화하고, 예를 들어, 1D 1H NMR 분광계를 사용하여 샘플의 대사 조성물의 지문을 수득하고, 감독 다변수 통계 방법을 사용하여 분석함으로써 SCFA, 크레아틴, 및 하이드록시-SCFA를 정량분석할 수 있다. 이눌린은 양성 대조군으로 제공될 수 있다.
일부 실시형태에서, 환자 샘플 또는 대상체 샘플로부터의 미생물 배양물의 미생물 대사산물 프로파일을 사용하여 위장관 감염성 및/또는 염증 질환, 장애 또는 병태를 발생시키기 위한 위험 인자를 식별한다. 진단, 예후 위험 평가 또는 치료 평가 목적을 위한 예시적인 대사산물은 표 2에 열거된 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 회복 또는 재발 사건을 비롯한 대상체의 질환 상태를 보다 양호하게 평가하기 위해서 대상체의 질환 및 치료 동안 상이한 시간 지점에서 미생물 대사산물 프로파일을 취한다. 이러한 모니터링은 또한 새로운 위장관 질환, 장애 또는 병태를 발생시키는 대상체의 위험을 낮추는 데 중요하다. 일부 실시형태에서, 대사산물 프로파일은 후속 치료에 영향을 미친다.
추가로, 치료 의사 또는 다른 헬쓰케어 제공자에 의해서 유용하다고 결정되면, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을 치유 요법의 다양한 다른 표준품과 조합하여 투여할 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제와 치료 기준 치료제의 투여의 조합은 상가적 또는 상승작용적 치료 효과를 갖는다. 약제학적 글리칸 치료 조성물은 치유 요법의 표준품으로 치료하기 전에, 동시에 또는 치료 후에 투여될 수 있다. 일부 예에서, 치료제는 GI관의 정상 미생물상을 방해하고(예를 들어 항박테리아제의 사용, 항바이러스제의 사용 또는 항진균제의 사용), 이는 유해한 박테리아 또는 병원균의 바람직하지 않은 증식으로 이어질 수 있어서, 본 명세서에 기술된 증상 중 하나 이상을 유발할 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물의 투여는 이러한 증상을 완화시키고, 위장관 미생물 공동체의 조성을 개선시키는 데 유용하다.
글리칸 치료제의 투여
본 명세서에 기술된 방법에서 사용되는 임의의 약제학적 글리칸 치료 조성물에 대해서, 치료적 유효량은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 실험 동물 모델로부터 먼저 추정될 수 있다. 이러한 정보를 사용하여 인간에서 유용한 용량을 보다 정확하게 결정할 수 있다. 초기 투여량은 시험관내 또는 생체내 데이터로부터 또한 추정될 수 있다. 초기 투여량은 또한 모델 검정법에서 본 명세서에 기술된 방법에서 사용된 화합물의 효과와 공지된 화합물의 효과를 비교함으로써 제형화될 수 있다. 예를 들어, 초기 투여량은 모델 검정법에서의 글리칸 치료 제제의 효과를 본 병태를 치료하는 데 효능을 나타낸 다른 화합물의 효과와 비교함으로써 제형화될 수 있다. 이 방법에서, 초기 투여량은 본 명세서에 기술된 방법에서 사용된 글리칸 치료 제제 및 대조군 화합물에 대한 모델 검정법에서 수득된 유효 농도의 비를 대조군 화합물의 유효 투여량과 곱셈함으로써 수득될 수 있다. 예를 들어, 본 방법에서 유용한 제제가 모델 검정법에서 공지된 화합물의 2배만큼 효과적이면(예를 들어, 글리칸 치료 제제의 글리칸 치료 제제의 효능 농도(EC50)가 동일한 검정법에서 공지된 화합물의 EC50의 1/2와 동등함), 글리칸 치료 제제의 초기 유효 투여량은 공지된 화합물에 대한 공지된 투여량의 1/2일 것이다. 이러한 초기 가이드라인을 사용하여, 대상체, 예컨대 인간에서 유효 투여량은 통상의 기술자에 의해서 결정될 수 있다. 투여량 및 간격은 치료 효과를 유지하기에 충분한 글리칸 치료 제제의 수준을 제공하도록 개벽적으로 조정될 수 있다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 과도한 실험 없이 치료 유효적인 국지 투여량을 최적화할 수 있을 것이다.
치료될 장애 및 대상체 및 투여 경로에 따라서, 조성물을 다양한 용량으로 투여될 수 있다. 일 실시형태에서, 글리칸 치료제의 최저 유효량 또는 용량이 사용된다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 약 0.01mg/kg 내지 약 10,000㎎/kg, 약 0.1mg/kg 내지 약 1,000㎎/kg, 약 1mg/kg 내지 약 100㎎/kg, 0.05㎎/kg 내지 약 5,000㎎/kg, 약 0.5㎎/kg 내지 약 5,000㎎/kg, 약 5㎎/kg 내지 약 500㎎/kg의 용량으로 투여된다. 이러한 용량은 ㎎/kg/일로서 주어질 수 있고, 초기 용량으로서 투여될 수 있거나, 시간(예를 들어, 일 또는 주)에 따라서 증가 또는 감소되어 최종 용량에 도달할 수 있다.
일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 약 1㎎/일 내지 약 100그램/일; 약 10㎎/일 내지 약 10그램/일; 약 100㎎/일 내지 약 10그램/일; 약 1그램/일 내지 약 10그램/일, 약 2그램/일 내지 약 20그램/일; 약 5그램/일 내지 약 50그램/일의 대상체 당 총 1일 용량으로 투여된다.
일부 실시형태에서, 위장관 질환의 증상, 증상을 나타내는 대상체에서 장애 또는 병태는 대상체에게 약제학적 글리칸 치료 조성물의 증가하는, 감소하는, 또는 일정한 양(또는 용량)을 일정 시간 기간(예를 들어, 치료 기간) 동안 투여함으로써 감소 또는 제거된다.
일 실시형태에서, 조성물은 1x107 내지 1x1013CFU/용량 및 박테리아 균주, 또는 1x109 내지 1x1011CFU/용량 및 박테리아 균주로 포함된 양의 유익한, 공생 및/또는 프로바이오틱 박테리아 균주를 함유한다.
일부 실시형태에서, 약제학적 조성물은 1일에 1회, 2회, 또는 3회 투여된다. 일부 실시형태에서, 약제학적 조성물은 1일 2회 투여된다. 일부 실시형태에서, 약제학적 조성물은 미리 결정된 일 수(치료 기간) 동안 매일 투여된다. 일부 실시형태에서, 치료 기간은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63, 70, 100, 200, 300 또는 365일이다. 일부 실시형태에서, 치료 기간은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 또는 12개월이다. 일부 실시형태에서, 치료 기간은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12년, 또는 일생이다.
일 실시형태에서 위장관 질환, 장애 또는 병태를 위한 치료 기간의 전체 기간은 약 1일 내지 10년, 1일 내지 1년, 1일 내지 6개월, 1일 내지 3개월, 1일 내지 1개월, 1일 내지 1주, 1일 내지 5일, 1일 내지 10일, 1주 내지 약 12주, 또는 약 4주 내지 약 10주, 또는 약 4주 내지 약 8주, 또는 약 6주일 수 있다. 대상체는 적합한 수의 치료 기간, 예컨대, 예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 10 초과의 치료 기간을 겪을 수 있다. 치료 기간 동안, 대상체는 본 명세서에 기술된 약제학적 글리칸 치료 조성물을, 임의로 프리바이오틱 및/또는 프로바이오틱 함유 식품 제품의 섭취와 함께 복용한다. 일 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 또한 본 명세서에 기술된에 바와 같이 또 다른 물질(예컨대 프로바이오틱 또는 공생 유익한 박테리아, 프리바이오틱 물질 또는 치료제)과 조합하여 투여될 수 있다.
일부 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 또한 정상 위장관 미생물 성장을 방해하는 항생제와 조합될 수 있다. 전형적으로, 항생제 치료의 기간은 1 내지 14일, 또는 2 내지 10일, 또는 5 내지 7일이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 투여가 필요한 대상체에게 1종 이상의 항생제 치료(들)가 중단된 직후(예를 들어, 항생제 치료가 끝나고, 예를 들어 1시간, 6시간, 12시간, 24시간, 36시간, 48시간, 3일, 4일, 5일, 6일, 7일, 2주, 3주 또는 4주 후)에 투여된다. 항생제 치료 기간 동안, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 항생제 치료의 초기에; 항생제 치료 직후, 예를 들어 치료 후 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 그 초과 일에 제공될 수 있거나; 또는 바람직하지 않은 병원균 성장의 진단 후에 투여될 수 있다.
일부 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 또한 미생물 부조화-유발 약물, 예를 들어 정상 위장관 미생물상 성장을 방해하는 약물, 예를 들어 화학요법 약물, 항-당뇨병 약물, 면역-억제 약물, 항미생물 약물, 항-정신병 약물, 프로톤 펌프 억제제 약물, 또는 비-스테로이드성 항염증 약물(NSAID)과 조합될 수 있다. 약제학적 글리칸 치료 조성물은, 일부 실시형태에서, 인간 대상체에서 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상을 감소시킨다. 증상은 소화 이상, 예컨대, 예를 들어, 체중-증가, 변비, 속쓰림, 배탈, 가스, 복부팽창, 장내가스, 설사, 복통, 경련, 구역질, 및 구토를 포함한다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제는 1종 이상의 약물 치료(들)가 중단된 직후(예를 들어 항생제 치료가 중단되고 1시간, 6시간, 12시간, 24시간, 36시간, 48시간, 3일, 4일, 5일, 6일, 7일, 2주, 3주 또는 4주 후)에 이의 투여가 필요한 대상체에게 투여된다. 약물 치료 기간 동안, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 약물 치료의 시작 전(예를 들어 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7일 전)에; 약물 치료의 시작 시에; 또는 항생제 치료 직후, 예를 들어 치료 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 그 초과의 일 이후에 제공될 수 있고, 임의로 초기에만(예를 들어, 짧은 기간 동안) 제공되거나 또는 약물-치료 기간 전체에 제공될 수 있고, 심지어는 약물 치료 기간이 중단된 후 목적하는 기간 동안(예를 들어 그 후 1 내지 7일, 1 내지 14일, 또는 1 내지 21일 동안) 계속될 수 있다. 일부 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물의 투여는 약물 치료제와 함께 하나 이상의 부작용이 일어나고/나거나 진단(예를 들어 소화 이상 또는 병원균 성장)된 경우 시작 또는 계속된다. 일부 실시형태에서, 미생물 부조화를 유발하는 치료제는 약물이 아니고, 방사선 치료 또는 수술이고, 약제학적 글리칸 치료 조성물이 또한 본 명세서에 기술된 바와 같이 투여될 수 있다.
일부 실시형태에서, 치료 기간의 총 수 및 기간은 치료에 대한 대상체의 반응을 기초로 한다. 예를 들어, 개인은 약제학적 글리칸 치료 조성물로 치료되고 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 또는 14일 후 증상 감소를 경험할 수 있다. 또 다른 예에서, 개인은 약제학적 글리칸 치료 조성물로 치료되고 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12개월 후 증상 감소를 경험할 수 있다. 따라서, 치료 기간은 약제학적 글리칸 치료 조성물 및 하나 이상의 증상으로부터의 완화의 개시에 대한 개인 대상체의 반응에 의해서 결정될 수 있다. 따라서, 대상체는 약제학적 글리칸 치료 조성물의 주어진 용량에서 증상을 경험할 수 있고, 대상체가 증상이 진정될 때까지 그 용량에서 유지되거나 더 낮은 용량에서 유지되는 것을 필요로 할 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 치료 기간은 처음에 결정되지 않지만, 약제학적 글리칸 치료 조성물의 최대 용량이 1일당 성취될 때까지, 또는 증상의 목적하는 감소 수준이 달성될 때까지 계속된다. 일 실시형태에서, 치료는 계속된다.
일 실시형태에서, 대상체는 치료 요법 동안 제1 치료 기간을 위해서 하나의 용량이 제공될 수 있고, 제2 치료 기간 동안 제2 용량이 제공될 수 있다. 예를 들어, 대상체는 1주 기간 동안 하나의 용량의 약제학적 글리칸 치료 조성물이 투여될 수 있고, 그 다음 1주 기간 동안 제2 용량이 투여될 수 있다.
대상체는 약제학적 글리칸 치료 조성물을 자가 투여할 수 있고, 글리칸 치료 조성물은 건강 전문가, 예를 들어, 의사 또는 다른 자격을 갖춘 건강 전문가에 의해서 공급 또는 추천(또는 처방)되고, 임의의 시험 결과(예를 들어, 대상체에게 채취한 샘플로부터의 바이오마커에 대해서 수득됨) 및/또는 건강 변화 및 치료 종점은 건강 전문가에 의해서 모니터링된다. 일부 실시형태에서, 약제학적 글리칸 치료 조성물은 건강 전문가에 의해서 투여된다.
일 실시형태에서, 이것이 필요한 대상체는 약제학적 글리칸 치료 조성물로 반복적인 치료 과정을 겪을 수 있다. 치료 과정은 증상이 다시 나타나거나 바람직하지 않은 수준으로 증가할 때 반복될 수 있다. 대안적으로, 치료 과정은 규칙적으로 또는 미리 결정된 간격으로 반복될 수 있다. 따라서, 치료는 약 1개월, 2개월, 3개월, 4개월, 6개월, 8개월, 10개월, 1년, 18개월, 2년, 3년, 4년, 5년, 또는 5년 초과, 또는 이들의 임의의 조합 후에 반복될 수 있다. 치료는 제1 치료에서 사용된 것과 동일한 형태(예를 들어, 기간, 투여량, 투여 시가, 추가 물질 등)로 반복될 수 있거나, 또는 그것은 변형될 수 있다. 예를 들어, 치료 기간이 단축되거나 길어질 수 있고, 투여량이 증가 또는 감소될 수 있다. 임의로, 글리칸 치료제로의 치료는 글리칸 치료제에 더하여, 예를 들어 더 많거나 더 적은 다른 물질, 또는 더 소수이거나 더 많은 물질(예컨대, 예를 들어, 프리바이오틱 물질, 프로바이오틱 박테리아 또는 치료제)을 함유하는 상이한 수 또는 조성의 작용제와 조합으로 일어날 수 있다.
추가 물질은 약제학적 글리칸 치료 조성물과 함께 제공될 수 있다. 이들 물질은, 예를 들어 위장관 질환, 장애 또는 병태의 증상을 완화시키는 GI관에서의 박테리아의 성장을 증가시키고, 적소 또는 내장에서 프로바이오틱 또는 유익한 공생 박테리아의 접착을 증가시킴으로써 글리칸 치료제의 용량의 작용을 증진시킬 수 있다. 이들 물질은 글리칸 치료제로의 치료 전에, 글리칸 치료제로의 치료 동안, 글리칸 치료제로의 치료 후에, 또는 이들의 임의의 조합으로 제공될 수 있다. 글리칸 치료제 치료 동안 투여되면, 이것은 주어진 글리칸 치료제의 투여와 함께, 또는 글리칸 치료제의 투여 전 또는 후, 또는 이들의 임의의 조합으로 투여될 수 있다. 일 실시형태에서 약제학적 글리칸 치료 조성물과 함께 사용되는 물질은 프로바이오틱 미생물(들), 프리바이오틱스, 치료제, 또는 완충제/담체/부형제를 포함한다. 이들 물질 중 하나 이상은 임의의 적합한 시기에, 치료 전, 치료 동안, 치료 후에, 또는 이들의 일부 조합으로 약제학적 글리칸 치료 조성물과 조합으로 사용될 수 있다.
정의
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 미생물 분류군의 "존재비"는 상대적인 용어이고, 정의된 미생물 적소, 예컨대 GI관에서, 또는 전체 숙주 유기체(예를 들어 인간 또는 질환의 실험 동물 모델)에서 공동체에서 다른 분류군에 대한 미생물 분류군의 상대적인 존재를 지칭한다.
"획득하다" 또는 "획득한"은 그 용어는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 예를 들어, 값 또는 물리적인 개체를 "직접적으로 획득" 또는 "간접적으로 획득"함으로써, 값, 예를 들어, 수치 값, 또는 이미지, 또는 물리적인 개체(예를 들어, 샘플)의 소유를 수득하는 것을 지칭한다. "직접적으로 획득"은 값 또는 물리적인 개체를 수득하기 위한 공정을 수행하는 것(예를 들어, 합성 또는 분석 방법 또는 프로토콜을 수행하는 것)을 의미한다. "간접적으로 획득"은 또 다른 단체 또는 공급원(예를 들어, 물리적인 개체 또는 값을 직접적으로 획득한 제3 단체 실험실)으로부터 값 또는 물리적인 개체를 수용하는 것을 지칭한다. 값 또는 물리적인 개체를 직접적으로 획득하는 것은 물리적인 물질 또는 기계 또는 장치의 사용의 물리적인 변화를 포함하는 공정을 수행하는 것을 포함한다. 값을 직접적으로 획득하는 것의 예는 인간 대상체로부터 샘플을 수득하는 것을 포함한다. 값을 직접적으로 획득하는 것은 기계 또는 장치, 예를 들어 NMR 분광계를 사용하여 NMR 스펙트럼을 획득하는 공정을 수행하는 것을 포함한다.
숙주 유기체의 "정착"은 박테리아 또는 다른 미생물 유기체의 일시적이지 않은 상주를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 예컨대 GI관에서 병원성 박테리아 분류군에 의한 숙주 대상체의 미생물상의 "정착 감소"는 적소에서의 병원성 박테리아 분류군의 상주 시기 감소뿐만 아니라 적소에서 또는 적소의 표면에 접착된 병원성 박테리아 분류군의 수, 농도 또는 존재비의 감소를 포함한다. 접착성 병원성 박테리아 분류군의 감소 측정은 예를 들어, 생검 샘플에 의해서 입증될 수 있거나, 감소는 예를 들어, 숙주의 GI관에서, 예를 들어 병원성 존재량을 간접적으로 측접함으로써, 측정될 수 있다.
"별개"는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 예를 들어 글리칸 치료제에서 종에 대해서 언급에서, 그것이 서로와 화학적으로 그리고/또는 구조적으로 상이한 것을 나타내는 것을 의미한다. 예를 들어, 2종의 당은, 그들이 화학적으로 상이하면, 예를 들어 푸코스 및 자일로스이거나, 구조적으로 상이하면, 예를 들어, 사이클릭 대 비사이클릭, L-형태 대 D-형태이면, "별개"이다. 2종의 이량체는, 그들이 동일한 2종의 단량체로 이루어지지만, 한 쌍은 알파-1,4 결합을 함유하고, 나머지는 베타-1,6 결합을 함유하면 별개이다. 별개의 개체는 관련 기술 분야에 공지된 그리고/또는 본 명세서에 기술된 방법에 의해서 검출될 수 있는 임의의 다른 적합한 구별되는 특징 또는 특성을 가질 수 있다.
"미생물 공동체의 다양성" 또는 "미생물 다양성"은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 주어진 적소의 미생물상에서 또는 숙주 대상체 내에서 발견되는 다양성을 지칭한다. 그것은 숙주 또는 적소 내의 별개의 미생물 분류군의 수 및/또는 풍부도에 관련할 수 있다. 다양성은 본 명세서에 기술된 바와 같이, 예를 들어, 샤논 다양성 지수(샤논 엔트로피), 알파-베타 다양성, 관찰된 OTU의 총 수, 또는 Chao1 지수를 사용하여 표현될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 글리칸 치료제는 미생물 공동체 내에서 다양성을 조절하고(예를 들어, 증가 또는 감소시키고), 이것은 척도로서 샤논 엔트로피를 사용하여 표현될 수 있다. 예를 들어, 박테리아 분류군의 존재비가 불균등할수록, 샤논의 식에서 pi 값의 가중 기하 평균이 커지고, 상응하는 샤논 엔트로피가 작아진다. 실질적으로 모든 존재비가 하나의 분류군에 집중되고, 다른 분류군이 매우 희귀하면(심지어는 그들 중 다수가 존재하면), 샤논 엔트로피는 0에 근접한다. 단지 하나의 분류군이 존재하면, 샤논 엔트로피는 정확히 0이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "투여 요법", "투약 요법", 또는 "치료 요법"은 치료 목적을 달성하는 약물 투여의 양상이다. 투여 요법은 투여 경로, 단위 용량, 투여 빈도, 및 치료 기간 중 하나, 둘, 셋, 또는 넷의 정의를 포함한다.
"위장관 미생물상의 미생물 부조화"는 예를 들어, 정상 다양성, 제1 박테리아 분류군 대 제2 박테리아 분류군의 비율 및/또는 생태학적 네트워크의 기능이 방해되거나 교란된 GI관 내에서, 미생물상의 불균형 상태를 지칭한다. 이러한 바람직하지 않은, 예를 들어 건강하지 않은 상태는 미생물상(예를 들어, 박테리아 분류군)의 다양성의 감소 또는 증가, 1종 이상의 병원균 또는 유해균의 과성장, 또는 숙주 대상체에 필수적인 기능을 더이상 제공하지 않고, 실시형태에서, 따라서, 더이상 건강을 증진시키지 않거나, 대상체에서 원하지 않는 증상과 연관된 생태학적 미생물 공동체로의 이동을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다수의 인자로 인한 것일 수 있다.
"생태학적 적소" 또는 단순한 "적소"는 유기체 또는 유기체의 군이 차지한 생태학적 공간(예컨대, GI관 또는 GI관의 하나 이상 하위부분, 예컨대, 예를 들어, 위, 대장 또는 소장, 결장 등)을 지칭한다. 일부 실시형태에서, 적소는 구체적으로 미생물이 차지하는 공간을 지칭한다. 적소는 유기체 또는 유기체의 집단이 자원의 분포, 물리적인 파라미터(예를 들어, 숙주 조직 공간) 및 경쟁자(예를 들어, 자원이 풍부한 경우, 그리고 포식자, 기생충 및 병원균이 거의 없는 경우 성장에 의함)에 어떻게 반응하는지, 그리고 그것이 결국 이러한 동일한 인자(예를 들어, 다른 유기체에 의한 자원 접근 제한, 포식자를 위한 식품 공급원으로서 작용, 및 먹이의 소비자)를 어떻게 변경하는지를 설명할 수 있다.
약제학적 조성물 또는 약물 작용제의 "유효량" 및 "치료적 유효량"이라는 용어는 목적하는 효과를 제공하기에 충분한 조성물 또는 작용제의 양을 의미한다. 일부 실시형태에서, 의사 또는 다른 건강 전문가는 적절한 양 및 투여 요법을 결정한다. 유효량은 또한 의학적 병태의 발생 또는 재발을 예방하는 약제학적 조성물 또는 약물 작용제의 양을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "글리칸 치료 제제"(또한 "글리칸 치료제의 제제", "글리칸 제제" 또는 "글리칸 치료제"라 지칭됨)는 치료 효과를 나타내는 글리칸(때로는 글리칸 종이라 지칭됨)을 포함하는 제제이다. 글리칸 치료제는 복수의 모노-, 다이-, 올리고머- 및/또는 중합체 글리칸 종(예를 들어 올리고당류 및/또는 다당류, 때로는 "올리고당류"라고 지칭됨)의 합성 혼합물을 포함하고, 여기서 올리고머 및/또는 중합체 글리칸 종은 글리코시드 결합에 의해서 연결된 글리칸 단위를 포함한다. 글리칸 치료제는 인간 사용을 위해서 약제학적 조성물 또는 의료 식품으로 제형화될 수 있다. 글리칸 치료제는 키트를 비롯한 임의의 적합한 투여 형태로 제형화될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 치료제의 제제는 글루코올리고당, 만난올리고당, 이눌린, 리크노스, 말토트레트라오스, 니게로테트라오스, 니스토스, 세세모스, 스타키오스, 이소말토트라이오스, 니게로트라이오스, 말토트라이오스, 멜레지토스, 말토트리울로스, 리피노스, 케스토스, 프룩토올리고당, 2'-푸코실락토스, 갈락토올리고당, 글리코실, 아드라파리눅스, 이소말토올리고당, 말토덱스트린, 자일로올리고당, 아가, 아가로스, 알긴산, 알구론산, 알파 글루칸, 아밀로펙틴, 아밀로스, 아라비오자일란, 베타-글루칸, 칼로스, 캅술란, 카라기난, 셀로덱스트린, 셀룰린, 셀룰로스, 키틴, 키틴 나노피브릴, 키틴-글루칸 복합체, 키토산, 크리솔라미나린, 커들란, 사이클로덱스트린, 알파-사이클로덱스트린, 덱스트란, 덱스트린, 다이알데하이드 전분, 피콜, 푸룩탄, 푸코이단, 갈락토글루코만난, 갈락토만난, 갈락토사미노갈락탄, 젤란 검, 글루칸, 글루코만난, 글루코로노자일란드, 글리코칼릭스, 글리코겐, 헤미셀룰로스, 하이프로멜로스, 이코덱스트린, 케피란, 라미나린, 렌티난, 레반 다당류, 리케닌, 만난, 무실라제, 천연 검, 파라밀론, 펙트산, 펙틴, 펜타전분, 파이토글리코겐, 플레루란, 폴리지난, 폴리덱스트로스, 포르피란, 풀룰란, 시조필란, 세파로스, 시니스트린, 시조피란, 수감마덱스, 웰란 검, 잔탐 검, 자일란, 자일로글루칸, 지모산 등을 비롯한 1종 이상의 자연 발생 올리고당류 또는 다당류를 함유하지 않는다. 일부 실시형태에서, 글리칸은 염, 예를 들어, 약제학적으로 허용 가능한 염으로서 존재한다.
"글리칸 단위"(때로는 "공급 당"이라 지칭)는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 본 명세서에 개시된 글리칸 종의 개별 단위, 예를 들어, 글리칸 종이 제조된 빌딩 블록을 지칭한다. 실시형태에서, 글리칸 단위는 단량체이다. 실시형태에서, 글리칸 단위는 이량체이다. 실시형태에서 글리칸 단위는 단당류이다. 실시형태에서, 글리칸 단위는 이당류이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 탄수화물이고, 당 알코올, 단쇄 지방산, 당산, 이미노 당, 데옥시 당, 및 아미노 당으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 에리트로스, 트레오스, 에리툴로스, 아라비노스, 라익소스, 리보스, 자일로스, 리불로스, 자일루로스, 알로스, 알트로스, 갈락토스, 글루코스, 굴로스, 이도스, 만노스, 탈로스, 프룩토스, 소르보스, 타가토스, 푸코스, 푸쿨로스, 람노스, 만노헵툴로스, 세도헵툴로스 등이다. 일부 실시형태에서, 글리칸 단위는 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 또는 람노스이다. 실시형태에서, 글리칸은 별개의 글리칸 단위, 예를 들어, 제1 단당류 및 제2 단당류, 또는 제1 이당류 및 제2 이당류, 또는 단당류 및 이당류를 포함한다. 실시형태에서, 글리칸은 별개의 글리칸 단위, 예를 들어, 제1, 제2, 제3, 제4 및/또는 제5 별개의 글리칸 단위를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "단리된" 또는 "정제된" 글리칸 치료 제제 (또한 때로는 "폴리싱된(polished)"이라 칭함)는 실질적으로 순수하고, 오염물, 예를 들어 병원균 또는 다른 원치않는 생물학적 물질, 또는 독성이 있거나 다른 원치 않는 유기 또는 무기 화합물이 실질적으로 없다. 일부 실시형태에서, 순수한 또는 단리된 화합물, 조성물 또는 제제는 미량의 용매 및/또는 염(예컨대 w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1% 미만, 0.5% 또는 0.1% 미만)을 함유할 수 있다. 정제된 화합물은 또는 제제는 적어도 약 60%(w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준), w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 적어도 약 75%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 또는 적어도 약 99%의 관심 화합물을 함유한다. 예를 들어, 정제된(실질적으로 순수한) 또는 단리된 글리칸 치료제의 제제는 w/w, w/v, v/v 또는 몰% 기준으로 적어도 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 98%, 99%, 99.5%, 99.8%, 99.9% 또는 100%의 글리칸 치료제(즉, 글리칸 치료 제제가 용해될 수 있는 임의의 용매, 예컨대 예를 들어 물을 포함하지 않는 것)이고, 예를 들어 제조, 추출/정제 및/또는 가공 동안 그것을 동반한 성분으로부터 단리된 것(예를 들어 글리칸 치료제가 목적하지 않는 화합물을 실질적으로 함유하지 않음)이다. 순도는 임의의 적절한 표준 방법, 예를 들어, 칼럼 크로마토그래피(예를 들어, 크기-배제 크로마토그래피(SEC)), 박막 크로마토그래피(TLC), 기체 크로마토그래피(GC), 고-성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 또는 핵자기 공명(NMR) 분광학에 의해서 측정될 수 있다. 정제된 또는 순도는 또한 인간 대상체에 투여하기에 안전한, 예를 들어 살아있는 감염성 또는 독성제가 없는 무균도를 정의할 수 있다.
"마이크로바이옴"은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 진핵생물, 고세균, 박테리아, 및 바이러스(박테리아 바이러스(예를 들어, 파지) 포함)를 비롯한, 대상체(예를 들어 인간 대상체) 내에서 그리고 대상체 상에서, 지속가능하게 그리고 일시적으로 살아 있는 미생물의 공동체의 유전자 내용물을 지칭하고, 여기서 "유전자 내용물"은 게놈 DNA, RNA, 예컨대, 리보솜 RNA 및 메신저 RNA, 에피게놈, 플라스미드, 및 모든 다른 유형의 유전자 정보를 포함한다. 일부 실시형태에서, 마이크로바이옴은 구체적으로 적소에서 미생물의 공동체의 유전자 내용물을 지칭한다.
"미생물상"은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 진핵생물, 고세균, 박테리아, 및 바이러스(박테리아 바이러스, 예를 들어 파지 포함)를 비롯한, 대상체(예를 들어 인간 대상체) 내에서 그리고 대상체 상에서, (지속가능하게 또는 일시적으로) 발생하는 미생물의 공동체를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 미생물상은 구체적으로 적소에서 미생물 공동체를 지칭한다.
"유해균" 또는 "(기회감염균) 병원균"은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 특정 유전적 조건 및/또는 환경 조건이 대상체에서 존재할 때만 질환을 유발할 수 있는 심바이오틱 유기체를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "병원성"(예를 들어 "병원성 박테리아")은 질환을 유발할 가능성을 갖는 물질, 미생물 또는 조건을 지칭한다. 특정 내용에서, 병원균은 또한 질환 또는 병태와 연관되지만, (직접적인) 원인이 되는 관계식은 설정되이 있지 않거나 아직 설정되어 있지 않은 미생물(예를 들어 박테리아)을 또한 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "병원균"은 대상체, 예를 들어 인간에서 감염을 유발할 수 있는 바이러스, 기생충 및 박테리아 또는 다른 병원균을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "약제학적 조성물" 또는 "약제학적 제제"는 질환의 완화, 치료 또는 예방에서 약리학적 활성 또는 다른 직접적인 효과를 갖는 조성물 또는 제제, 및/또는 이의 최종 투여 형태 또는 제형이고, 인간 사용을 위한 것이다. 약제학적 조성물 또는 약제학적 제제는 전형적으로 우수 의약품 제조 관리 기준(good manufacturing practice: GMP) 조건하에서 제조된다. 약제학적 조성물 또는 제제는 멸균 또는 비-멸균될 수 있다. 비-멸균되면, 이러한 약제학적 조성물 또는 제제는 전형적으로 미국 약전(USP) 또는 유럽 약전(EP)에 기술된 바와 같은 비-멸균 약제학적 제품 미생물학적 사양 및 기준을 충족한다. 약제학적 조성물은 추가 활성제, 예컨대, 예를 들어 추가 치료제를 추가로 포함할 수 있거나 이들과 함께 투여될 수 있다. 약제학적 조성물은 또한 예를 들어 추가 치료제, 폴리페놀, 프리바이오틱 물질, 프로바이오틱 박테리아, 약제학적으로 허용 가능한 부형제, 용매, 담체 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. "약제학적 글리칸 치료 조성물"(또는 단순히 "글리칸 치료 조성물")은 글리칸 치료 제제 및 임의로 추가 작용제, 성분, 부형제, 또는 담체를 포함하는 본 명세서에 기술된 바와 같은 약제학적 조성물이다. 본 명세서에 기술된 임의의 글리칸 치료제는 약제학적 조성물로서 제형화될 수 있다.
용어 "표현형"은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 개별 개체의 관찰 가능한 특징의 세트를 지칭한다. 예로서, 대상체는 "건강한" 또는 "질환이 있는"의 표현형을 가질 수 있다. 표현형은 개체의 상태를 기술하고, 표현형 내의 모든 개체는 그 표현형을 기술한 특징의 동일한 세트를 공유한다. 개인의 표현형은 부분적으로 또는 전체적으로 개체 게놈 및/또는 마이크로바이옴과 환경의 상호작용으로부터 유발된다.
용어 "대상체"(일부 경우에 ""환자")는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 임의의 인간 대상체를 지칭한다. 그 용어는 특정 연령 또는 성별을 나타내는 것은 아니다. 대상체는 임산부를 포함할 수 있다. 대상체는 신생아(조산 신생아, 만삭 신생아), 1살 이하의 영아, 유아(예를 들어, 1살 내지 12살), 청소년(예를 들어, 13살 내지 19살), 성인(예를 들어, 20살 내지 64살), 및 노인(65살 이상)을 포함할 수 있다. 대상체는 농업용 동물, 예를 들어 농장 동물 또는 가축, 예를 들어 소, 말, 양, 돼지, 닭 등을 포함할 수 없다.
"실질적인 감소"는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이(예를 들어 바이오마커 또는 대사 산물과 관련하여) 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 97%, 98%, 99%, 99.9% 또는 100%의 감소이다.
"실질적인 증가"는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이(예를 들어 바이오마커 또는 대사 산물과 관련하여) 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 150%, 200%, 250%, 300%, 350%, 400%, 450%, 500%, 550%, 600%, 650%, 700%, 750%, 800%, 850%, 900%, 950%, 1000%, 또는 1000% 초과의 증가이다.
"합성"은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 자연 발생하지 않는, 제조된 화합물 또는 제제, 예컨대 글리칸 치료 제제를 지칭한다. 일 실시형태에서, 본 명세서에 기술된 중합체 촉매는 적합한 반응 조건하에서, 예를 들어 반응에 첨가된 개별 글리칸 단위로부터 올리고머 및 중합체를 생성하는 중합 반응에 의해서 제제의 글리칸을 합성하는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 중합체 촉매는 가수분해제로서 작용하여, 글리코시드 결합을 파괴할 수 있다. 다른 실시형태에서, 중합체 촉매는 글리코시드 결합을 형성할 수 있다. 합성 글리칸 치료 제제는 또한 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원으로부터 단리되지 않은 글리칸 치료제를 포함할 수 있다. 글리칸 치료 제제는 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원으로부터 단리되지 않지만, 글리칸 치료제를 구성하는 글리칸 단위는 본 명세서에 열거된 것을 비롯한 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원일 수 있고, 보통 그것으로부터 단리되거나, 또는 새로 합성된 것을 이해해야 한다.
용어 "치료하는" 및 "치료"는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 중증도 및/또는 증상의 빈도의 감소에 영향을 주고/주거나 증상 및/또는 그의 근본적인 원인을 제거하고/하거나 손상의 개선 또는 교정 및/또는 특정 부정적인 병태, 장애, 또는 질환에 민감한 무증상 대상체 또는 병태, 장애, 또는 질환이 발생됐다고 의심되거나, 발생 위험이 있다고 예상되는 무증상 대상체에서 부정적인 병태, 장애, 또는 질환을 예방하도록 작용제 또는 조성물을 대상체(예를 들어, 부정적인 병태, 장애 또는 질환으로 괴롭힘 당하는 증상이 있는 대상체)에게 투여하는 것을 지칭한다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에 의해서 추가로 설명된다. 실시예는 예시적인 목적을 위해서만 제공되며, 본 발명의 범주 또는 내용을 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로서 이해되어서는 안된다. 본 발명의 실시는 달리 지시되지 않는 한, 관련 기술 분야 내의 단백질 화학, 생화학, 재조합 DNA 기술 및 약학의 종래의 방법을 사용할 것이다. 이러한 기술은 문헌에 전체적으로 설명되어 있다. 예를 들어, 문헌[T.E. Creighton, Proteins: Structures and Molecular Properties (W.H. Freeman and Company, 1993)]; [Green & Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 4th Edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2012)]; [Colowick & Kaplan, Methods In Enzymology (Academic Press)]; [Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 22nd Edition (Pharmaceutical Press, 2012)]; [Sundberg & Carey, Advanced Organic Chemistry: Parts A and B, 5th Edition (Springer, 2007)]을 참고하기 바란다.
실시예 1. 글리칸 치료제의 제제
오버헤드 교반기 및 자켓팅된 단-경로 응축기가 구비된 둥근 바닥 플라스크에 건조 중량 기준으로 3 내지 20%의 미국 특허 제8,466,242호 및 국제 특허 제WO 2014/031956호(이들은 이들의 전문이 참고로 본 명세서에 포함됨)에 기술된 촉매 중 1종 이상과 함께 1종 이상의 단당류 또는 이당류를 첨가하였다. 물 또는 또 다른 상용성 용매(1.54당량)를 건조 혼합물에 첨가하고, 선택된 둥근 바닥 플라스크의 윤곽에 가능한 근사하게 정합하는 크기의 패들을 사용하여 슬러리를 대략 100rpm에서 배합하였다. 이어서 혼합물을 80 내지 155℃로 가열하였다. 고체가 용융 상태를 달성하였을 때, 용기를 10 내지 1000mbar의 진공 압력하에 두었다. 반응을 30분 내지 8시간 동안 교반하여, 반응으로부터 물을 계속적으로 제거하였다. HPLC에 의해서 반응 진행을 모니터링하였다. 충분한 올리고머화가 일어난 경우, 교반기를 중단하고, 반응을 실온으로 냉각시키고, 대기압으로 탈기하고, 고체를 대략 50브릭스(용액 100g에 대한 당 그램)의 용액을 생성하기에 충분한 물의 부피 중에 용해시켰다. 용해가 완결된 후, 고체 촉매를 여과에 의해서 제거하였고, 올리고머 용액을 회전식 증발에 의해서 대략 50 내지 75브릭스로 농축시켰다. 유기 용매가 사용된 경우, 수 혼화성 용매를 2상 추출에 의해서 제거할 수 있고, 수 혼화성 용매를 농축 단계와 동시에 회전식 증발에 의해서 제거할 수 있다.
다른 것 중에서, 하기 25종의 글리칸을 다수의 배취로 제조하였고, 본 명세서에 기술된 다양한 검정법으로 시험하였다:
단일 글리칸 단위(호모-글리칸): xyl100, rha100, ara100, gal100, glu100, 및 man100.
2종 글리칸 단위(헤테로-글리칸): ara50gal50, xyl75gal25, ara80xyl20, ara60xyl40, ara50xyl50, glu80man20, glu60man40, man60glu40, man80glu20, gal75xyl25, glu50gal50, man62glu38, 및 혼성 글리칸 glu90sor10 및 glu90gly10.
3종 글리칸 단위(헤테로-글리칸): xyl75glu12gal12, xyl33glu33gal33, glu33gal33fuc33, man52glu29gal19, 및 glu33gal33neu33.
실시예 2. 글리칸 치료제의 정제
실시예 1에서 합성된 올리고당류 및 다당류를 25 내지 50브릭스의 최종 농도로 탈이온수 중에 용해시켰다. 이어서, 물질을 적어도 2 질량 당량의 도웩스 모노스피어(Dowex Monosphere) 88 이온 교환 수지에 노출시켰다. 노출은 120 내지 170rpm에서의 스월링(swirling)에 의해서 또는 체류 시간이 최종 pH 3 내지 5를 달성하기 위해서 용액에 대해서 충분하기만 하면 습식 슬러리 패킹된 칼럼을 통한 여과에 의해서 진행할 수 있다. 올리고머 용액을 여과(스월링된 반응의 경우) 또는 용리(칼럼 여과의 경우)에 의해서 단리하고, 용액 pH가 5.5를 초과할 때까지 유사한 방식으로 도웩스 모노스피어 77 이온 교환 수지를 사용하여 공정을 반복하였다. 마지막으로, 용액이 0.2마이크로미터 필터를 통해서 충분히 정화 및 여과되어 잔류하는 수지 및 수지 미세물을 제거할 때까지 용액을 도웩스 옵티포어 SD-2 흡착성 탈색 수지에 노출시켰다. 이어서, 최종 용액을 회전식 증발에 의해서 50 내지 85브릭스로 또는 동결 건조에 의해서 고체로 농축시켰다.
실시예 3. 소량 규모의 글리칸 치료제의 고-효율 제조
알루미늄 가열 블록에 하우징된 1드램(dram) 바이알의 유사한 크기의 어레이 또는 24-, 48-, 또는 96-웰 플레이트에서 평행한 방식으로 실시예 1에서 전형적인 올리고머 및 중합체를 합성하였다. 본 실시예에서, 모든 액체 전달은 프로그래밍 가능한 로봇 또는 보정된 피펫을 사용하여 수동으로 취급하였다. 각각의 바이알 또는 웰에 미국 특허 제8,466,242호 및 국제 특허 제WO 2014/031956호에 기술된 촉매 중 1종 20 내지 100%(건조 중량 기준)를 첨가하였다. 플레이트 또는 가열 블록을 10 내지 800mbar의 진공하에서 50 내지 150℃로 가열된 진공 오븐에서 해체하였다. 오븐 진공 펌프를 재순환 냉각 트랩 이어진 드라이 아이스/아세톤 트랩으로 이루어진 2-단계 응축기에 의해서 보호하였다. 플레이트 또는 블록을 승온 및 감압하에서 교반하지 않고 30분 내지 6시간 동안 가열하였다. 미리 설정된 시간 기간 후에, 오븐을 대기압으로 탈기하고, 플레이트 또는 블록을 실온으로 냉각시키고, 각각의 웰 또는 바이알을 탈이온수를 사용하여 대략 50브릭스로 희석시켰다. 연동 펌프 또는 다른 적합한 작은 펌프를 사용하여 2 내지 6 충진 부피/시간의 속도에서 각각의 칼럼으로부터의 용리액이 다음 칼럼의 상부로 즉시 유동하는 순차적인 습식-패킹 칼럼을 통한 용리에 의해서 실시예 2에 기술된 고체-상 추출 단계를 수행하였다. 이어서 칼럼 스택을 탈이온수로 헹구고, 합한 용리액을 동결 건조에 의해서 농축시켜 잔류하는 물 함량이 1 내지 10질량%인 고체 분말을 단리하였다.
실시예 4. 저분자량 종의 제거에 의한 글리칸 치료제의 변형
실시예 1 및 2에서와 같이 제조 및 정제된 올리고머 또는 중합체를 저분자량 종을 제거하도록 변형시켰다. 삼투 분리에 의해서 분리를 달성하였다. 스펙트럼 랩스(Spectrum Labs)로부터의 대략 45cm의 1.0kD MWCO 바이오테크 CE 투석 튜브(31㎜ 평폭)를 탈이온수 중에 넣고, 10분 동안 담그고, 이어서 한 단부를 투석 튜빙 클립으로 밀봉시켰다. 8그램 건조 올리고당류의 25브릭스 용액을 멸균 여과하고, 튜브가 부유하는 것을 허용하기 위해서 수 ㎖의 공기와 함께 제2 클립을 사용하여 튜브를 밀봉시켰다. 이어서, 충전된 튜브를 3갤론 탱크의 탈이온수 중에 넣고, 이것을 밀봉된 튜브의 느린 스월링을 유도하기에 충분한 힘으로 교반하였다. 8시간 후, 탱크 내의 물을 대체하고, 튜브를 추가 16시간 동안 교반하였다. 투석이 완결되고, 물질이 DP2+ 수율 95% 초과 및 DP3+ 수율 90%를 가지면, 희석 용액을 멸균 여과하고, 대략 65브릭스로 진공에서 농축시키거나 1 내지 10%의 잔류 수분을 갖는 고체로 동결 건조시켰다. 대안적으로 분리는 비스듬한 유동 여과(TFF)에 의해서 달성될 수 있었다. 이 경우, 탈이온수 중에 용해되고, 여과된 100㎖의 25브릭스 글리칸 샘플을 제조사의 제안에 따라서 제조된 스펙트럼 랩스 크로스플로 리서치(KrosFlo Research) IIi TFF 시스템의 공급 병에 넣었다. 이어서 샘플을 25psig의 막관통 압력에서 1kD mPES 미디크로스(MidiKros) 중공-섬유 필터를 통해서 투석여과하였다. 0.5 투석여과 부피 마다 채취한 공급 스톡의 HPLC 샘플을 사용하여 물질이 DP2+ 수율 95% 초과 및 DP3+ 수율 90% 초과인 시기를 결정하고, 이 지점에서 용액을 멸균 여과하고, 65브릭스 시럽으로 진공에서 농축시키거나, 1 내지 10질량%의 잔류하는 물 함량을 갖는 고체로 동결 건조시켰다.
실시예 5. 글리칸 치료제의 제제의 분석 방법
액체 굴절계법에 의한 글리칸 함량의 측정
본 실험은 임의의 주어진 수용액에서 글리칸의 양을 정량분석하기 위해서 설계되었다. 메틀러-톨레이도 리프랙토(Refracto) 30GS 이동식 굴절계를 고순도 역삼투 탈이온수를 사용하여 보정하였다. 글리칸 용액 몇 방울을 0.2마이크로미터 주사기 필터를 통해서 굴절계의 렌즈 상으로 직접 여과하였다. 실온에서 측정치를 얻었고, 브릭스로서 기록하였다. 글리칸은 23℃에서 명백한 고체화 또는 결정화 없이 75브릭스로 일상적으로 농축되었다. 이어서 물의 비밀도를 1.0g/㎖인 것으로 추정하여 브릭스를 용해도로 변환할 수 있다. 따라서 75브릭스(75그램의 글리칸 및 25그램의 물로 이루어진 용액 100그램)는 3.0g/㎖의 수 용해도가 동일하다. 비교로서, D-글루코스의 수용액은 25℃에서 0.909g/㎖ (48브릭스)인 것으로 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)에 의해서 보고되어 있다.
가수분해 및 GC -MS에 의한 단량체 조성
본 실험은 주어진 올리고당 내의 단량체 함량의 비를 정량분석하기 위해서 설계되었다. 문헌[Santander et al. (2013) Microbiology 159:1471]에 의해서 이미 기술된 바와 같이 산성 메탄올리시스(methanolysis)에 의해서 샘플로부터 제조된 단당류 메틸 글리코시드의 퍼-O-트라이메틸실릴(TMS) 유도체의 조합 기체 크로마토그래피/질량 분광분석법(GC/MS)에 의해서 글리코실 조성물 분석을 수행하였다. 100㎍ 내지 200㎍의 샘플을 적합한 시험 튜브에서 동결 건조시켰다. 이노시톨(20㎍)을 내부 표준품으로서 샘플에 첨가하고, 이어서 샘플을 1M HCl/메탄올 중에서 80℃에서 18시간 동안 가열하였다. 이어서, 생성된 단당류를 MeOH 중에서 피리딘 및 아세트산 무수물을 사용하여 재-아세틸화시키고, 80℃에서 30분 동안 Tri-Sil(피어스(Pierce))을 사용하여 퍼-O-트라이메틸실릴화시켰다. 수펠코 이큅티(Supelco Equity)-1 퓨즈드(fused) 실리카 모세관 칼럼 (30m x 0.25㎜ ID)을 사용하여, 5975C MSD에 마주한 애질런트 7890A GC 상에서 TMS 메틸 글리코시드의 GC/MS 분석을 수행하였다. 각각의 피크를 공지된 표준품에 대한 비교를 기초로 성분 당에 대해서 배정하였고, 각각의 피크의 적분은 예시된 글리칸 내의 단량체의 상대적인 백분율의 깨끗한 계산을 가능하게 하였다. 모든 시험된 경우에서, 주어진 올리고당류의 단량체 조성물은 실험 오차 내애서 입력 비에 매칭되었고, 출력 조성물은 측정 정밀도 내에서 입력 조성물에 매칭되었다.
크기-배제 크로마토그래피(SEC)에 의한 분자량 분포
본 실험은 주어진 올리고당 내의 분자량의 분포를 정량분석하기 위해서 설계되었다. 문헌[Monograph of United States Pharmacopeia, 38(6) In-Process Revision: Heparin Sodium (USP37-NF32)]에 기술된 방법을 사용하여 HPLC에 의해서 측정을 수행하였다. 용리액으로서 50mM 암모늄 아세테이트를 1.0㎖/분의 유량에서 사용하고, ELSD 검출기를 사용하여 GE 슈퍼포즈(superpose) 12 칼럼을 통해서 애질런트 1200 HPLC 시스템 상에서 분리를 달성하였다. 칼럼 온도를 30℃로 설정하였고, 덱스트란(1kD, 5kD, 10kD 중량)을 사용하여 표준 곡선을 그렸다. 샘플 2㎎/㎖ 용액을 제조하고, 0.45㎛ 스핀 필터를 통과시키고, 이어서 HPLC에 40㎕ 주입하였다. 열거된 표준품의 로그 분자량 및 용리 부피를 기초로 3차 다항 곡선을 구성하였다. 표준 곡선에 대해서 비교하여 샘플에 대한 중량-평균 분자량(Mw), 수 평균 분자량(Mn), 다분산도(PDI)를 계산하였다. 도 1은 평균 분자량이 1212g/mol 또는 대략 DP7인 것으로 측정된 glu100 샘플의 SEC 평가 동안 생성된 곡선을 나타낸다. 곡선 선단에서 최대 흡수의 10%에서의 곡선의 지점에 의해서 정의된 바와 같은 물질의 상위 분자량은 4559g/mol 또는 대략 DP28인 것으로 측정되었다. 곡선의 말단에서 최대 흡수의 10%에 의해서 정의된 바와 같은 물질의 하위 분자량은 200g/mol 또는 대략 DP1인 것으로 측정되었다. glu50gal50 샘플의 유사한 분석은 MW, 고질량, 및 저질량이 각각 1195g/mol(약 DP7), 4331g/mol(약 DP27), 및 221g/mol(약 DP1)임을 나타내었다.
이온-친화도 크로마토그래피( IAC )에 의한 분자량 분포
DP가 2(DP2+) 및 3(DP3+) 이상인 글리칸의 비율을 이온-친화도 크로마토그래피에 의해서 측정할 수 있다. 글리칸 샘플을 50 내지 100㎎/㎖로 용해시키고, 이 용액 10㎕를 7.8x300㎜ 바이오라드 아미넥스(Aminex) HPX-42A 칼럼 및 RI 검출기가 구비된 애질런트 1260 바이오퓨어 HPLC 상에 주입하였다. 순수한 HPLC-등급 물을 용리액으로서 사용하여, 샘플을 80℃ 칼럼을 통해서 0.6㎖/분에서 용리시키고, RI 검출기를 50℃에서 유지시켰다. 참조 표준품과 비교하여 DP1-6을 나타내는 피크를 배정하고, 애질런트 켐스테이션(Agilent ChemStation) 소프트웨어를 사용하여 적분하였다. 피크는 전형적으로 DP1, DP2, DP3, DP4-7, 및 DP8+로서 적분되었다. 실시예 1에 기술된 반응에 의해서 달성 가능한 DP는 단량체 마다 다르지만, 그것은 절차가 올바르게 진행된다면 배취 전체에서 일관되고, 예를 들어 글루코스는 확실히 아라비노스보다 더 높은 DP 값을 달성한다. 예를 들어, glu100의 17개의 배취에 걸쳐서, DP2+ 값은 85 내지 93% 범위였고, DP3+ 값은 80 내지 90% 범위였다. 상반되게, ara100의 6개의 배취에서, DP2+ 값은 63 내지 78% 범위였고, DP3+ 값은 48 내지 71% 범위였다. 단량체의 혼합물은 개별 성분의 평균으로서 거동하였다.
2D NMR에 의한 알파-/베타-분포
본 실험은 2-차원 NMR에 의해서 주어진 샘플 내에서 알파-글리코시드 결합 및 베타-글리코시드 결합의 비를 정량분석하기 위해서 설계되었다. 대략 150㎎의 65브릭스 올리고당류 용액을 400mbar하에서 45 내지 95℃에서 진공 오븐에서 안정한 덩어리로 건조시켰다. 샘플을 D2O 중의 용해 및 잔류하는 H2O의 제거를 위한 건조의 2회 사이클에 적용하였다. 건조 후, 샘플을 0.1% 아세톤을 갖는 750㎕ D2O 중에 용해시키고, 3㎜ NMR 튜브에 넣고, 21.1℃에서 작동하는 브루커 BBFO 프로브가 구비된 500.13MHz 1H(125.77MHz 13C)에서 작동하는 브루커 애반스-III에서 분석하였다. 샘플을 표준 브루커 펄스 시퀀스를 사용하는 헤테로원자 단일 광자 간섭성 펄스 시퀀스(heteroatomic single quantum coherence pulse sequence: HSQC)를 사용하여 분석하였다. 4-6ppm (1H) 내지 80-120ppm (13C) 사이의 애노머 양성자를 문헌[Roslund, et al. (2008) Carbohydrate Res. 343:101-112]에 보고된 바와 같이 글루코스에 유사하게 배정하였다. 내부 아세톤 신호: 1H - 2.22ppm; 13C - 30.8ppm에 대해서 스펙트럼을 표준화하였다. 메스트레랩 리서치(Mestrelab Research)(스페인 산티아고 드 콤포스텔라 소재)로부터의 엠노바(MNova) 소프트웨어 패키지를 사용하여 각각의 피크를 적분함으로써 이성질체를 정량분석하였다. 도 2는 대표적인 스펙트럼의 애노머 영역을 나타낸다. 표 6은 단량체의 13종의 별개의 조합에 걸친 분포를 열거하는데, rha100의 경우에 알파-/베타- 비가 4:1만큼 높고, glu50gal50의 경우에는 1:1만큼 낮은 것을 나타낸다.
Figure pct00001
NMR에 의한 조성의 식별
본 실험은 구성성분 단량체의 2D-NMR 식별에 의해서 글리칸의 조성을 식별하기 위해서 설계되었다. 대략 150㎎의 65브릭스 올리고당류 용액을 400mbar하에서 45 내지 95℃에서 진공 오븐에서 안정한 덩어리로 건조시켰다. 샘플을 D2O 중의 용해 및 잔류하는 H2O의 제거를 위한 건조의 2회 사이클에 적용하였다. 건조 후, 샘플을 0.1% 아세톤을 갖는 750㎕ D2O 중에 용해시키고, 3㎜ NMR 튜브에 넣고, 70℃에서 작동하는 브루커 BBFO 프로브가 구비된 500.13MHz 1H(125.77MHz 13C)에서 작동하는 브루커 애반스-III에서 분석하였다. 샘플을 표준 브루커 펄스 시퀀스를 사용하는 헤테로원자 단일 광자 간섭성 펄스 시퀀스(HSQC)를 사용하여 분석하였다. 이어서, 단일 당 단량체로부터 유래된 각각의 스펙트럼의 애노머 영역을 그 단량체에 대한 특이적인 글리코시드 결합을 나타내는 피크에 대해서 추출하였다. 다당류 내의 단일 탄수화물 고리의 스핀-단리 본성으로 인해서, 하나를 초과하는 단량체를 갖는 글리칸의 HSQC 스펙트럼은 이의 구성성분 당 각각의 HSQC 피크의 합으로 표현된다고 예상된다. 따라서, 각각의 구성성분 단량체는 다른 구성성분 단량체와 관계없이 그 단량체를 함유하는 임의의 글리칸에서 나타날 독특한 HSQC 피크를 갖고, 추가로 글리칸을 합성하는 데 사용된 단량체는 각각의 구성성분 단량체에 대한 독특한 지문 피크를 식별함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 glu50gal50의 HSQC 스펙트럼이 glu100 및 gal100의 스펙트럼의 혼성임을 나타낸다. 표 7은 선택된 글리칸 단위에 대한 지문 피크를 나타낸다.
Figure pct00002
Figure pct00003
3개 이하의 별개의 글리칸 단위를 함유하는 글리칸 치료제의 합성에서 출발 물질로서 사용된 각각의 글리칸 단위의 경우 적어도 5개의 피크가 나타났다. 4개 이상의 별개의 글리칸 단위를 함유하는 글리칸 치료제의 HSQC 스펙트럼은 각각의 구성성분 글리칸 단위에 대해서 적어도 4개의 피크를 갖는다.
분지화 분석
본 실험은 주어진 올리고당 내에서 글리코시드 위치이성질체의 분포(평균 분지화도)를 정량분석하기 위해서 설계되었다. 글리코실 연결 분석을 위해서, 샘플을 과메틸화, 해중합, 환원 및 아세틸화시키고, 생성된 부분적으로 메틸화된 알디톨 아세테이트(PMAA)를 문헌[Heiss et al (2009) Carbohydr. Res. 344:915]에 기술된 바와 같이 기체 크로마토그래피-질량 분광분석법(GC-MS)에 의해서 분석하였다. 샘플을 200㎕의 다이메틸 설폭사이드 중에 현탁시키고, 1일 동안 교반하에 두었다. 과메틸화는 2회의 수산화나트륨(15분) 및 메틸 아이오다이드(45분)로의 처리에 의해서 수행하였다. 2M 트라이플루오로아세트산을 첨가하고, 2시간 동안 121℃로 가열함으로써 수용액을 가수분해시켰다. 고체를 진공에서 단리하고, 아세트산/트라이플루오로아세트산으로 아세틸화시켰다. 생성된 PMAA를 5975C MSD(질량 선택적인 검출기, 전자 충격 이온화 모드)에 마주한 애질런트 7890A GC 상에서 분석하였고; 30 m 수펠코 SP-2331 결합상 퓨즈드 실리카 모세관 칼럼 상에서 분리를 수행하였다. 도 4는 이 분석법으로부터의 3개의 대표적인 GC 스펙트럼을 나타낸다. 이들 분석법은 글리칸이 1,2-; 1,3-; 1,4-, 및 1,6-글리코시드 결합 유형 각각을 적어도 0.1 내지 10% 가짐을 나타낸다. 물질은 또한 적어도 5%의 분지형 결합 유형(1,3,6-; 1,4,6-; 또는 1,2,4-글리코시드를 포함하지만, 이에 제한되지 않음) 및 적어도 3%의 푸라노스 형태로 존재하는 단량체 단위를 함유하였다. 단일 단량체로부터 유래한 글리칸은 적어도 12개의 별개의 비-말단 치환 패턴으로 이루어졌다. 2종의 단량체로부터 유래한 글리칸은 적어도 18 별개의 비-말단 치환 패턴으로 이루어졌다. 2종 이상의 단량체로부터 유래한 글리칸은 적어도 24 별개의 비-말단 치환 패턴으로 이루어졌다.
실시예 6. 배설물 샘플의 수집
대상체에게 피셔브랜드 코모드 스페시먼 컬렉션 시스템(Fisherbrand Commode Specimen Collection System)(피셔 사이언티픽(Fisher Scientific)) 및 관련된 사용 설명서를 제공함으로써 배설물 샘플을 수집하였다. 수집된 샘플을 가공까지 -80℃에서 또는 아이스팩으로 저장하였다(McInnes & Cutting, Manual of Procedures for Human Microbiome Project: Core Microbiome Sampling Protocol A, v12.0, 2010, hmpdacc.org/doc/HMP_MOP_Version12_0_072910.pdf). 대안적인 수집 장치를 또한 사용할 수 있다. 예를 들어, 글로브 사이언티픽 스크류 캡 컨테이너 위드 스푼(Globe Scientific Screw Cap Container with Spoon)(피셔 사이언티픽) 또는 OMNIgene-GUT 수집 시스템(디엔에이 제노텍, 인크.(DNA Genotek, Inc.))에 샘플을 수집할 수 있는데, 이것은 하류 핵산 추출 및 분석을 위해서 미생물 DAN를 안정화시킨다. 배설물 샘플을 제공한 대상체에게 각각의 수집 장치의 제조사 공급 사용 설명서를 제공하였다. 배설물 샘플의 분취물을 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 표준 프로토콜을 따라서 -80℃에서 저장하였다.
실시예 7. 배설물 및 배양 샘플로부터 수집된 미생물 샘플의 역가 측정
위장관의 일반적인 박테리아의 역가를 측정하기 위해서, 실시예 6에 기술된 바와 같이 배설물 샘플을 수집하고, 멸균 인산염 완충 염수(PBS) 중에서 10중량%/부피 현탁액으로서 제조하였다. 멸균 PBS 중에서 10-배의 순차적인 희석액을 제조하고, 브루셀라 블러드 아가(Brucella Blood Agar)(Anaerobe Systems(아나에로베 시스템즈))에 플레이팅(희석액 당 100㎕)하고; 혐기적으로 인큐베이션시켜서 박테로이데스를 비롯한, 소화관 미생물상의 일반적인 구성원을 비-선택적으로 타이터(titer)하거나, 또는 호기적으로 인큐베이션시켜서 통성 혐기성균, 예컨대 프로테오박테리아를 비-선택적으로 타이터하였다. 박테로이데스 바일 에스쿨린 아가(Bacteroides Bile Esculin Agar)(아나에로베 시스템즈; 혐기적으로 배양하여 박테로이데스 프라길리스 군을 타이터함), 사이클로세린-세폴시틴 프룩토스 아가(아나에로베 시스템즈; 혐기적으로 배양하여 클로스트리디움 디피실리에를 타이터함), 락토바실루스-MRS 아가(아나에로베 시스템즈; 혐기적으로 배양하여 락토바실루스를 타이터함), 에오신 메틸렌 블루 아가(Eosin Methylene Blue Agar)(테크노바(Teknova); 호기적으로 배양하여 에세리키아 콜리 및 다른 그램-음성 엔터릭 박테리아를 타이터함), 바일 에스쿨린 아가(BD; 호기적으로 배양하여 엔테로코쿠스 종을 타이터함), 비피도박테리움 셀렉티브 아가(아나에로베 시스템즈; 비피도박테리움 종을 타이터함), 또는 맥콘케이 아가(MacConkey Agar)(피셔 사이언티픽; 대장균 및 다른 그램-음성 엔터릭 박테리아를 타이터함)를 또한 사용할 수 있다. 플레이트를 표적 종에 적절한 호기성 조건 또는 혐기성 조건하에서 37℃에서 인큐베이션시켰다. 24 내지 48시간 후, 집락을 계수하고, 이것을 사용하여 본래 샘플에서 살아있는 세포의 농도를 역산하였다.
인간 또는 실험 동물 모델로부터 수집된 박테리아를 함유하는 샘플을 비-선택적으로 배양하기 위해서, 풍부 배지 또는 아가, 예컨대 브루셀라 블러드 아가(아나에로베 시스템즈), 브레인 하트 인퓨젼 브로스(Brain Heart Infusion Broth)(테크노바), 또는 ?y트 미트 글루코스 브로스(Chopped Meat Glucose Broth)(아나에로베 시스템즈)를 사용하였다. 필요한 경우 아미노산, 탄소 공급원, 또는 다른 영양소가 보충된 최소 배지 제형, 예컨대 M9(라이프 테크놀로지스)를 사용하여 시험관내 검정법 동안 박테리아를 비-선택적으로 배양하여 글리칸 또는 다른 화합물의 박테리아에 대한 효과를 시험하였다. 대안적으로, 관련 기술 분야의 숙련인에게 공지된 다른 최소 배지 제형, 예를 들어 마텐스(Martens) 등의 문헌(Mucosal Glycan Foraging Enhances Fitness and Transmission of a Saccharolytic Human Gut Bacterial Symbiont, 2008, Cell Host & Microbe, 4:447-457)에 보고된 바와 같은 것을 사용하였다. 대안적으로, PBS 중에서 0.1중량% 내지 10중량%/부피의 농도의 배설물 슬러리를 시험관내 검정법을 위해서 추가 배취 요소의 존재하에서 또는 부재하에서 사용하여, 글리칸 또는 다른 화합물의 박테리아 집단에 대한 효과를 시험하였다.
실시예 8. 단일 균주 성장 검정법
시험관내 검정법을 수행하여 위장관의 공생균 및 병원균을 비롯한 다양한 박테리아 균주의 성장 물질로서 상이한 글리칸을 사용하는 능력을 평가하였다. 본 검정법은 선택된 글리칸의 건강한 상태 미생물상의 성장을 촉진시키는 능력을 평가하기 위해서 설계되었다. 추가로, 선택된 글리칸의 공생균의 성장을 촉진시키는 능력을 글리칸의 질환 상태와 연관된 미생물의 성장을 촉진시키는 능력과 비교하였다. 건강한 상태 제제 또는 질환 상태 제제인 것을 특징으로 하는 박테리아(개별적으로)의 패널에 대해서 글리칸 제제를 시험함으로써, 질환 상태의 박테리아의 성장에 비해서 건강한 상태의 박테리아의 성장을 선택적으로 증진시키는 글리칸을 선택할 수 있다. 박테리아 균주를 모든 단계에서 팔라듐 촉매를 특징으로 하는 혐기성 챔버(AS-580, 아나에로베 시스템즈)에서 취급하였다. 5% 수소, 5% 이산화탄소 및 90% 질소의 혐기성 기체 혼합물을 퍼징하고, 이어서 이러한 동일한 혐기성 혼합물을 사용하여 혐기성 상태로 유지시킴으로써 챔버를 먼저 혐기성으로 만들었다. 산소의 존재에서 색상이 변하는 옥소이드(Oxoid) 혐기성 지표 스트립을 사용하여 매일 챔버의 혐기성을 확인하였다. 모든 배양 배지, 검정 플레이트, 다른 시약 및 플라스틱 소모품을 박테리아와 접촉시키기 전에 24 내지 48시간 동안 혐기성 챔버에서 미리-처리하였다. 글리칸 ara50gal50, glu33gal33fuc33, glu50gal50, gal100, glu100, ara50xyl50, xyl100, ara100, ara60xyl40, rha100, gal75xyl25, glu90gly10, man62glu38, man52glu29gal19, 및 2종의 구매 가능한 대조군: 아카시아 섬유(아카시아 섬유 유기 분말; 나우 푸즈(NOW Foods), 미국 일리노이주 블루밍데일 소재) 및 FOS(뉴트라플로라(Nutraflora) FOS; 나우 푸즈, 미국 일리노이주 블루밍데일 소재)를 물 중에서 5% w/v로 제조하고, 멸균-여과하고, 검정법에서 0.5% w/v의 최종 농도를 위해서 코스타(Costar) 3370 검정 플레이트에 첨가하였고, 각각의 글리칸을 인접하지 않은 웰에서 검정하였고, 덱스트로스 및 물을 양성 대조군 및 음성 대조군으로서 제공하였다.
박테리아 단리물을 아메리칸 타입 컬쳐 컬렉션(American Type Culture Collection: ATCC) 및 레이브니즈 인스티튜트 DSMZ-저먼 인스티튜트 오브 마이크로오가니즘즈 앤드 셀 컬쳐스(Leibniz Institute DSMZ-German Institute of Microorganisms and Cell Cultures: DSMZ)로부터 입수하였다. 8종의 공생 종(박테로이데스 카카에 ATCC 43185 "BCA.26", 프레보텔라 코프리 DSM 18205 "PCO.72", 박테로이데스 테타이오타오마이크론 ATCC 29741 "BTH.8", 박테로이데스 셀룰로실리티쿠스 DSM 14838 "BCE.71", 클로스트리디움 신덴스 ATCC 35704 "CSC.32", 루미노코쿠스 오베움 ATCC 29714 "ROB.74", 클로스트리디움 넥실레 ATCC 27757 "CNE.31" 및 파라박테로이데스 디스타소니스 ATCC 8503 "PDI.6") 및 3종의 병원성 종(클로스트리디움 디피실리에 ATCC BAA-1382 "CDI.23" 및 ATCC 43255 "CDI.24", 엔테로코쿠스 파에시움 ATCC 700221 "EFM.66" 및 살모넬라 엔테리카 ATCC 27869 "SEN.52")를 브루셀라 블러드 아가(아나에로베 시스템즈), 카제인 및 동물 조직의 효소 소화제, 효모 추출물, 염화나트륨, 덱스트로스, 나트륨 바이설파이트, 양의 혈액, 헤민 및 비타민 K1을 포함하는 미리-처리된 풍부 배지상에서 18 내지 48시간 동안 37℃에서 혐기적으로 성장시켰다. 공생 종 아케르만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila) ATCC BAA-835"AMU.73"을 MTGE 아가 플레이트(아나에로베 시스템즈), 단백질 제형, 효모 추출물, 비타민 K1 및 휘발성 지방산을 포함하는 풍부 배지상에서 혐기적으로 성장시켰다. 아가 플레이트로부터 집락을 긁고, 그것을 인산염 완충액 중에 현탁시키고, 제조사의 프로토콜에 따라서 젠5 2.0 올-인-원 마이크로플레이트 리더(Gen5 2.0 All-In-One Microplate Reader) 소프트웨어를 갖는 바이오테크 시너지(Biotek Synergy) 2 플레이트 리더를 사용하여 코스타 3370 폴리스티렌 96-웰 편평-바닥 검정 플레이트에서 600nM(OD600)에서 세포 현탁액 광학 밀도를 측정하고, 당이 없이 제조된 규정된 배지 또는 반-규정된 배지에서 세포를 OD600 0.01 내지 0.02 최종으로 희석시킴으로써 접종물을 제조하였다. D.포르미시게너란스(D. formicigenerans), P. 디스타소니스, C. 디피실리에 및 E. 파에시움 단리물을 3.5% (v/v) 찹트 미트 글루코스 브로스(CMG, 아나에로베 시스템즈), 효모 추출물, 펩톤, 분쇄 쇠고기 및 인산염 완충제를 포함하는 풍부 배지가 보충된 900㎎/L 염화나트륨, 26㎎/L 염화칼슘 이수화물, 20㎎/L 염화마그네슘 육수화물, 10㎎/L 염화망간 사수화물, 40㎎/L 황산암모늄, 4㎎/L 황산철 칠수화물, 1㎎/L 염화코발트 육수화물, 300㎎/L 인산칼륨 이염기성, 1.5g/L 인산나트륨 이염기성, 5g/L 중탄산나트륨, 0.125㎎/L 비오틴, 1㎎/L 피리독신, 1 m/L 판토테네이트, 75㎎/L 히스티딘, 75㎎/L 글리신, 75㎎/L 트립토판, 150㎎/L 아르기닌, 150㎎/L 메티오닌, 150㎎/L 트레오닌, 225㎎/L 발린, 225㎎/L 아이소루신, 300㎎/L 루신, 400㎎/L 시스테인, 및 450㎎/L 프롤린(Theriot CM et al. Nat Commun. 2014; 5:3114)에서 시험하였다. B. 테타이오타오마이크론, B. 카카에, B. 셀루로실리티쿠스(B. cellulosyliticus) 및 S. 엔테리카를 100mM 인산칼륨 완충제(pH 7.2), 15mM 염화나트륨, 8.5mM 황산암모늄, 4mM L-시스테인, 1.9μM 헤마틴, 200μM L-히스티딘, 100μM 염화마그네슘, 1.4μM 황산철 칠수화물, 50μM 염화칼슘, 1㎍/㎖ 비타민 K3 및 5ng/㎖ 비타민 B12(Martens EC et al. Cell Host & Microbe 2008; 4, 447-457)에서 시험하였다. C. 신덴스, P. 코프리 및 R. 오베움을 10g/L 트립톤 펩톤, 5g/L 효모 추출물, 0.5g/L L-시스테인 하이드로클로라이드, 0.1M 인산칼륨 완충제 pH 7.2, 1㎍/㎖ 비타민 K3, 0.08% w/v 염화칼슘, 0.4㎍/㎖ 황산철 칠수화물, 1㎍/㎖ 레사주린, 1.2㎍/㎖ 헤마틴, 0.2mM 히스티딘, 0.05% 트윈(Tween) 80, 0.5% 미트 추출물(시그마), 1% 미량 무기물 보충제(ATCC), 1% 비타민 보충제(ATCC), 0.017% v/v 아세트산, 0.001% v/v 아이소발레르산, 0.2% v/v 프로피온산 및 0.2% v/v N-부티르산(Romano KA et al. mBio 2015; 6(2):e02481-14)에서 시험하였고; C. 넥실레 및 A. 뮤시니필라의 경우, 이 배지에 3.5% v/v 최종의 CMG 브로스를 보충하였다. 탁도가 0.5% w/v 덱스트로스를 함유하는 양성 성장 대조군 웰에서 측정될 때까지, 박테리아를 글리칸 ara50gal50, glu33gal33fuc33, glu50gal50, gal100, glu100, ara50xyl50, xyl100, ara100, ara60xyl40, rha100, gal75xyl25, man62glu38, man52glu29gal19, 시판 아카시아 섬유, 시판 FOS 및 덱스트로스에, 96-웰 마이크로플레이트에서 0.5% w/v의 최종 농도에서, 웰 당 200㎕ 최종 부피에서, 37℃에서 18 내지 48시간 시간 동안, 혐기적으로 노출시켰다. 인큐베이션 기간 이후에 각각의 단리물에 대한 OD600 측정치는 제조사의 설명서에 따라서 젠5 2.0 소프트웨어를 사용하여 바이오테크 시너지2 리더를 사용하여 입수하였다.
시험 글리칸 상에서의 단리물의 OD600 판독치를 0.5% w/v 덱스트로스가 보충된 배지에서의 단리물의 OD600로 나눔으로써 측정치를 정규화하여, 상당히 상이한 OD600 범위 내에서 성장하는 균주에 의한 글리칸 사용의 비교를 용이하게 하였다. 표 8 및 9는 수득된 결과를 요약한다.
Figure pct00004
대부분의 글리칸은 본 검정법에서 시험된 공생 균주의 성장을 지지하였다. Gal75xyl25, glu33gal33fuc33, glu50gal50, gal100, man62glu38, ara50gal50, glu100, man52glu29gal19, ara50xyl50 xyl100 및 ara100은 9종의 공생균의 적어도 5종의 성장을 지지하였다(표 8 참고).
Figure pct00005
일부 글리칸은 시험된 병원균보다 더 양호하게 시험된 공생균의 성장을 지지하였다: ara50gal50, glu33gal33fuc33, gal100, glu100 ara50xyl50, xyl100 및 시판 FOS. 대조군은 9종의 공생 단리물 중 5종 이상의 성장을 지지하였고, 4종의 병원성 단리물 중에서 2종 이하의 성장을 지지하였고, 정규화된 성장값은 적어도 0.2였다. 검정법에서, glu50gal50 및 gal75xyl25는 각각 대부분의 공생균 및 병원균을 지지하였고, 정규화된 성장값은 적어도 0.2였지만; 이들은 큰 분율로 병원균보다 공생균의 더 높은 수준의 성장을 지지하였고: gal75xyl25는 9종의 공생균 중에서 6종 및 4종의 병원균 중 1종에 대해서 정규화된 성장값이 >0.6였고, glu50gal50은 9종의 공생균 중 4종 및 4종의 병원균 중 0종에 대해서 정규화된 성장값이 >0.6였다. 검정법에서, 1종의 글리칸이 병원균뿐만 아니라 공생균의 성장을 지지하였고: man62glu38은 4종의 병원균 중 4종 및 9종의 공생균 중 적어도 8종의 성장을 지지하였으며, 정규화된 성장값은 적어도 0.2였고, 4종의 병원균 중 3종의 병원균 및 9종의 공생균 중 6종 이하의 성장을 지지하였는데, 정규화된 성장값은 >0.6였다. 검정법에서, 하나의 글리칸은 공생균 또는 병원균 대부분을 지지하지 않았는데: rha100 및 시판 아카시아 섬유 대조군은 9종의 공생균 중 2종 이하 또는 4종의 병원균 중 2종 이하를 지지하였고, 정규화된 성장값은 >0.2였다(표 9 참고).
Figure pct00006
이들 데이터는, 글리칸 치료제가 공생 박테리아의 성장을 지지하고, 글리칸의 특정 하위군은 병원균보다 공생균의 성장을 구별하여 지지한다는 것을 제안한다.
실시예 9. 시험관내에서 미생물 집단에 대한 글리칸의 효과
글리칸의 목적하는 조성물을 결정하기 위해서, 박테리아 배양물을 후보군 글리칸의 존재하에서 성장시키고, 이들의 성장, 공동체 조성(예를 들어, 16S rRNA 유전자 시퀀싱에 의해서), 대사산물의 생산 및 표현형 또는 전사체(transcriptomic) 특성에 대해서 분석하였다. 목적하는 글리칸을 박테리아 배양물 내에서 목적하는 특성을 도출하는 이의 능력을 기초로 선택하였다. 박테리아 배양물은 단일배양물, 혼합 배양물, 인간 또는 실험 동물 모델로부터 단리된 배양물, 인간 또는 실험 동물 모델로부터 단리되고 단리물 또는 단리물의 수집물로 스파이킹된 배양물, 또는 인간 또는 실험 동물 모델로부터 단리되고 (예를 들어, 항생제의 적용에 의해서) 종의 수집물이 결여된 배양물을 포함한다. 실시예 7에서와 같이 박테리아 배양물의 역가를 측정하고, 박테리아 배양물의 조성 및 특성을 본 명세서에 기술된 바와 같이 또는 표준 프로토콜을 사용하여 정량분석한다. 이러한 검정법은 항생제 또는 다른 시험 화합물의 존재하에서 수행할 수 있다. 시험관내 검정법으로부터 입수된 결과를 예를 들어, 실시예 10 및 실시예 12에 기술된 바와 같이, 인간을 글리칸으로 치료한 후에 입수된 값 또는 동물 모델에서 실험 동물에 글리칸을 투여한 후에 입수된 값과 비교하여, 시험관내 - 생체내 결과 상관관계를 설정하였다.
실시예 10. 나이브 마우스의 장 미생물상에 대한 글리칸의 효과
본 실험은 소화관 미생물상 및 나이브 마우스의 단기간 체중에 대한 글리칸 치료제의 효과를 평가하기 위해서 수행하였다. 본 모델에서, 정상 마우스에게 6일의 기간에 걸쳐서 식수와 함께 글리칸을 투여하고, 16S rRNA 분석을 위해서 각각의 마우스로부터 배설물 샘플을 채취하였다.
마우스, C57Bl/6(B6N Tac), 마우스 병원균 미포함(MPF; 타코닉 바이오사이언시스(Taconic Biosciences), 미국 뉴욕주 저먼타운 소재) 8주 내지 10령을 케이지에 1마리씩 가뒀고, 용량 군 당 6마리의 동물을 사용하였다. 동물에게 연구 기간 전체에 걸쳐서 피코랩 로던트 다이어트(PicoLab Rodent Diet) 20 ("5053"; 랩다이어트(LabDiet), 미국 미조리주 세인트 루이스 소재) 또는 제로 섬유 식이("ZFD"; 모디파이드 로던트 다이어트(Modified rodent diet) AIN-93G: D15091701, 리서치 다이어츠(Research Diets), 미국 뉴저지주 뉴 브런스위크 소재)를 자유식(ad libitum)으로 제공하고, 물에 자유롭게 접근하게 하였다. 마우스를 12시간 낮/밤 사이클에서 유지시켰다. 마우스를 글리칸 투여 전에 7일(-7일에서 -1일) 동안 적응시켰다.
글리칸을 0일부터 5일까지 1중량%/부피(w/v)로 식수 중에 포함시켜서 마우스에게 투여하였다. 대조군 마우스는 글리칸을 함유하지 않은 물을 수용하였다. 새로운 배설물 수집을 각각의 마우스에 대해서 -2일부터 5일까지 수행하였다. 마우스 체중을 -1일, 1일, 3일 및 4일에 모니터링하였다. 마우스의 체중은 연구 기간 전체에 걸쳐서 유의하게 변하지 않았다.
게놈 DNA를 배설물 샘플로부터 추출하고, 16S rRNA 유전자의 가변 영역 4를 증폭시키고, 시퀀싱하였다(Earth Microbiome Project protocol www.earthmicrobiome.org/emp-standard-protocols/16s/ and Caporaso JG et al. 2012. Ultra-high-throughput microbial community analysis on the Illumina HiSeq and MiSeq platforms. ISME J.). 16S rRNA 서열을 97% 동일성으로 정렬함으로써 조작 분류 단위(OTU)를 생성하였다. 미생물 공동체를 유니프락(UniFrac) 거리 측정계를 사용하여 서로에 비교하였다(Lozupone C. et al., Appl. Environ. Microbiol. December 2005 vol. 71 no. 12 8228-8235).
마우스에게 xyl 100 제제를 투여한 경우 유의한 변화가 관찰되었다. 글리칸 투여 전 1일과 글리칸 투여 후 5일에 샘플링된 미생물상 간의 유니프락 거리는 어떤 글리칸도 수용하지 않은 마우스와 비교할 때 자일로스로 치료된 마우스에서 상당히 더 컸다(p=0.0043, 만-위트니 시험(Mann-Whitney test), 도 7). 글리칸 또는 물의 투여 전 및 투여 후에 미생물상에서 계산된 샤논 지수에 의해서 알파 다양성을 측정하였다. 샤논 지수는 자일로스 투여 5일 후에 상당히 감소하였다(p=0.0313, 윌콕손 페이드 시험(Wilcoxon paired test), 도 8).
자일로스의 투여로 관찰된 이동 변화는 아케르만시아 속(베루코마이크로비아 문, p=0.0313, 윌콕손 페이드 시험, 도 9a), 및 블라우티아 속(피르미쿠테스 문, 라크노스피라시에 과, p=0.0313, 윌콕손 페이드 시험, 도 9b)에 배정된 서열의 상대적인 존재비 증가로 인한 것이었다.
포유동물 소화관에서 가장 우세한 아케르만시아 종은 아케르만시아 뮤시니필라이다. 이의 바람직한 에너지 공급원은 숙주 장 뮤신이다. 낮은 섬유 식이 및 단순당 및 지방의 많은 섭취가 점액 생산을 감소시킨다(British Journal of Nutrition / Volume 102 / Issue 01 / July 2009, pp 117-125, Quantitative Imaging of Gut Microbiota Spatial Organization, Earle KA et al, Cell Host Microbe. 2015 Oct 14;18(4):478-88). 장 점액의 적어짐은 증가된 소화관 침투성 및 미생물 또는 이의 성분, 예컨대 지질다당류(LPS)의 전좌를 유발할 수 있는데, 이것이 염증을 유도한다. LPS 수준은 설치류에서 고지방식의 소비 시 증가하고, 이어서 대사 증후군을 발전시킨다(Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance, Cani PD et al, Diabetes. 2007 Jul;56(7):1761-72).
아케르만시아 뮤시니필라는 시험관내에서 자일로스를 분해하는 것으로 보이지 않지만(실시예 8, 표 8, AMU.73), 다른 종, 예컨대, 예를 들어, 박테로이데테스는 xyl100의 주요 발효에 책임이 있을 수 있는데, 이것은 결국 아케르만시아의 성장을 유도할 수 있다. 예를 들어, 무균 마우스에 대한 박테로이데스테타이오타오마이크론의 정착은 장 배상 세포에 의한 점액 생산을 유도한다(Wrzosek et al.BMC Biology 2013 11:). 이는 아케르만시아 성장에 선호되는 환경을 생성할 수 있다. 아케르만시아에 의한 점액의 소모는 증가된 점액 생산을 자극할 수 있고, 미생물 엔도톡신 LPS의 누출을 예방하는 소화관 방어벽을 복원하는 역할을 할 수 있다. 감소된 내독소혈증은 염증을 감소시켜서, 대사 증후군과 연관된 증상을 완화할 수 있다. 예를 들어, FOS 또는 아케르만시아 뮤시니필라를 식이-유도된 비만 모델에서 설치류에게 투여하면 혈청 LPS 수준이 감소하여, 지방 질량 및 체중을 감소시킨다(Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity, Everard A, PNAS. 2013 May 28;110(22):9066-71).
SCFA 프로피오네이트를 비롯한, 아케르만시아 뮤시니필라 대사산물은 지방과다증 조절인자 Gpr43 및 퍼옥시좀 증식체-활성화 수용체 감마의 발현을 감소시키고, 유전자 조절인자 히스톤 데아세틸라제 Hdac3 및 Hdac5의 발현을 증가시키는 것으로 밝혀져 있다.(Lukovac et al. 2014. Differential Modulation by Akkermansia muciniphila and Faecalibacterium prausnitzii of Host Peripheral Lipid Metabolism and Histone Acetylation in Mouse Gut Organoids mBio 5(4):e01438-14). 유효량으로 투여된 글리칸 치료제는 SCFA를 생산하는 박테리아 종을 조절할 수 있어서, 숙주 지방과다증 및 비만을 조절할 수 있다. 시험관내 검정법(실시예 8)에서, AMU.73, A. 뮤시니필라 단리물의 성장은 표 8에서 나타내어진 바와 같이, 15종의 글리칸 중 8종에 의해서 지지되었다.
실시예 11. 장 부위에서 박테리아에 대한 숙주 반응에 대한 글리칸의 효과를 시험하기 위한 시험관내 공동-배양 모델
박테리아는 숙주(포유동물) 세포로부터 염증전 반응 및 항염증 반응을 도출할 수 있고, 상이한 박테리아 종은 상이한 숙주 반응을 도출할 수 있다. 글리칸의 제제를 사용하여 박테리아 집단을 변경하여 목적하는 숙주 반응을 도출한다. 시험관내 공동-배양 모델을 사용하여 글리칸의 존재하에서 성장된 박테리아 집단에 의해서 도출된 숙주 반응을 측정한다. 본 검정법을 사용하여 유익한 숙주 반응을 도출하거나 해로운 숙주 반응을 최소화하는 박테리아 집단을 촉진시키는 글리칸을 선택한다.
장으로부터의 상피 세포주 또는 조직을 공동-배양 모델에서 사용한다 (Haller D, Bode C, Hammes WP, Pfeifer AMA, Schiffrin EJ, Blum S, 2000. Non-pathogenic bacteria elicit a differential cytokine response by intestinal epithelial cell/leucocyte co-cultures. Gut. 47:79-97) (Borruel et al., 2003. Effects of nonpathogenic bacteria on cytokine secretion by human intestinal mucosa. Am J Gastroenterology. 98:865-870). 인간 장세포-유사 CaCO-2 세포를 25㎜ 세포 배양물 삽입물(0.4μm 핵공 크기; 벡톤 디키슨(Becton Dickinson)) 상에 2.5 × 105세포/㎖의 밀도로 시딩한다. 삽입물을 6-웰 조직 배양 플레이트(Nunc)에 넣고, 37℃/10% CO2에서, 20% 열-불활성화 우태아 혈청(56℃, 30분; 아미메드), 1% MEM 비필수 아미노산(깁코(Gibco) BRL), 10㎍/㎖ 젠타마이신(깁코 BRL), 및 0.1% 페니실린/스트렙토마이신(10 000IU/㎖/10 000UG/㎖; 깁코 BRL)이 보충된 DMEM (글루타민, 고 글루코스; 아미메드(Amimed))에서 18 내지 22일 배양하였다. 세포가 완전히 분화될 때까지 세포 배양 배지를 2일째마다 변경하였다. 대안적으로, 정상, 인간 세포-유래된 소장 상피 세포 및 내피 세포 및 피브리오블라스트(fibrobast)로부터 제조된 3D 재구성 조직 모델(에피인테스티날(EpiIntestinal) 모델; 맷테크 코퍼레이션(MatTek Corporation), 미국 매사추세스주 애쉬랜드 소재)을 사용한다. 멀티셀(MultiCell)-ERS 전압계/옴계를 사용하여 상피 전기 저항(TEER)을 측정한다. 조직 배양물 삽입물을 박테리아 배양물로 변경시키기 전에 미리 가온된 무-항생제 배지로 2회 세척하였다. 별도로, 박테리아 배양물을 실시예 9에 기술된 바와 같이 글리칸의 제제의 존재하에서 성장시킨다. 글리칸의 존재하에서 16 내지 24시간 성장시킨 후, 박테리아 현탁액을 무-항생제 배지를 제조하고, 106 내지 108 CFU를 융합성 세포 또는 조직 배양물에 첨가한다. 공동-배양물을 37℃에서 4 내지 24시간 동안 인큐베이션시킨다.
공동-인큐베이션 기간이 끝난 후에, 상청액을 수집하고, IL-1α, IL-1β, TNF, IL-8, RANTES, IL-10, TGF-β, IFN-γ, IL-4, IL-6, IL-12, IL-17, 및 IL-23을 비롯한, 염증 및 면역조절 사이토카인에 대해서 시험한다. 효소 연결 면역흡착성 검정법(ELISA) 또는 다른 대등한 정량 기술(예를 들어, 루미넥스 검정법(Luminex Assay); 라이프 테크놀로지스, 미국 캘리포니아주 칼스배드 소재)에 의해서 표준 프로토콜에 따라서 이러한 검정법을 수행한다. 더 넓은 범위의 반응을 분석하기 위해서, 세포를 용해시키고, RNA를 분리하고, 표준 프로토콜에 따라서 유전자, 발현(예를 들어, 마이크로어레이에 의해서), 또는 전사체(예를 들어, RNA-Seq에 의해서) 분석을 수행한다. 이러한 절차를 사용하여 염증 사이토카인, 면역조절 사이토카인, 항미생물 펩타이드, 및 다른 관련 숙주 반응을 암호화하는 유전자의 발현을 분석한다.
실시예 12. 클로스트리디움 디피실리에 감염의 마우스 모델에서의 글리칸의 효과
본 실험은 클로스트리디움 디피실리에 감염의 마우스 모델에서 글리칸 치료제의 효과를 분석하기 위해서 수행되었다(Chen et al, 2008, A Mouse Model of　Clostridium difficile-Associated Disease. Gastroenterology 135(6), 1984-1992). 이 모델에서, 정상 마우스를 인간 임상 질환의 발생 및 징후에 대한 것과 유사하게, C. 디피실리에 감염 및 질환 증상에 민감하게 하는 항생제 치료제에 노출시켰다. 인간에서, 이 질환은 가장 일반적으로 넓은 스펙트럼의 항생제에 대한 노출의 결과이며, 이것은 장 미생물 부조화를 유발하고, 그 후 C. 디피실리에의 증가된 결장 정착을 유발한다고 생각된다. C. 디피실리에의 증가된 생물-존재량은 박테리아에 의한 톡신 생산 및 결장 염증으로 이어진다. 인간에서 임상 징후는 설사, 체중 감소, 장 염증, 열 및 탈수를 포함한다. C. 디피실리에 감염 및 질환의 임상 발생은 미국에서 1년에 약 750,000건이다.
마우스(암컷 C57BL/6, 8 내지 10주령, 각각 16 내지 18그램; 할란 래보러토리스(Harlan Laboratories), 미국 인디애나주 인디아폴리스 소재)를 케이지 당 3마리의 군으로 가두고, 치료군 당 4개의 케이지를 사용하였다. 마우스를 9일의 기간 동안 식수 중의 항생제의 칵테일에 노출시켰는데, 이것은 -14일, 즉 클로스트리디움 디피실리에가 공격하는 0일 14일 전에 시작하였다. 항생제 칵테일은 1% 글루코스, 케나마이신(0.5㎎/㎖), 젠타미신(0.044㎎/㎖), 콜리스틴(1062.5U/㎖), 메트로니다졸(0.269㎎/㎖), 시프로플록사신(0.156㎎/㎖), 암피실린(0.1㎎/㎖) 및 반코마이신(0.056㎎/㎖)으로 이루어졌다. 클로스트리디움 디피실리에 공격 3일 전에(-3일에), 마우스에게 단일 용량의 클린다마이신(10㎎/kg)을 0.5㎖ 증류수의 부피로 경구 위관영양법(oral gavage: PO)으로 제공하였다(표 10 참고). 모든 화학물질은 시그마-알드리치 코프.(미국 미조리주 세인트 루이스 소재)로부터 구입하였다. 0일에, 마우스가 클로스트리디움 디피실리에(균주 VPI 10463 (ATCC-43255)) 포자로 대략 4.5 log10포자/마우스, PO, 0.5㎖ 증류수의 용량 부피에서 공격당하게 하였다.
Figure pct00007
A. 질환-연관된 표현형
질환-연관된 표현형을 클로스트리디움 디피실리에 공격일(0일)에서 시작하여 10일까지 10일의 기간 동안 기록하였다. 무기력, 구부린 자세 및 러플드 코트(ruffled coat), 힘없는 꼬리/복부 및 저체온을 비롯한, 표현형을 0 내지 4로 점수 매겼다: 정상 = 0; 무기력 = 1; 무기력 + 구부림 = 2; 무기력 + 구부림 + 힘없는 꼬리/복부(설사) = 3; 및 무기력 + 구부림 + 힘없는 꼬리/복부 + 저체온 = 4. 동물의 사망(0일 내지 10일 또는 11일) 및 체중 (1일 내지 7일 및 10일)을 또한 모니터링하고, 기록하였다. 0일에 비해서 25%를 초과하는 체중 감소를 보이는 마우스를 인도적으로 안락사시켰다.
이들 연구에서, 힘없는 꼬리/복부(설사: 임상 점수 "3")를 갖는 모든 동물은 사망으로 진행되었다. 설사는 결장 염증 및 출혈의 암시이고, C. 디피실리에 정착/감염의 설치류 모델에서 인지되는 체중 감소에 대한 기여 인자이다.
이들 실험에서 6일까지 사망으로부터 동물을 보호하는 치료의 능력은 예를 들어, 인간에서 질환 예방을 나타낸다. 7일 내지 11일에 동물을 사망으로부터 예방하는 치료 능력은, 동물이 이들 모델에서 질환 재발로부터 보호되었다는 것을 나타낸다.
또한, 마우스 및 인간 둘 모두에서 클로스트리디움 디피실리에 소화관 정착을 나타내는 클로스트리디움 디피실리에 포자의 캐리지(carriage)를 0일부터 6일까지 매일 평가하였다. 포자 CFU 열거를 위해서, 마우스로부터의 배설물 펠렛을 인산염-완충 염수(PBS) 중의 50% 에탄올 중에 현탁시키고, 보텍싱(vortexing)시켰다. 샘플을 실온에서 1시간 동안 인큐베이션시키고, 잘 보텍싱시키고, PBS 중에 순차적으로 희석시켰다. 생성된 현탁액을 클로스트리디움 디피실리에-선택성 TCCFA 아가(테크노바, 미국 캘리포니아주 홀리스터 소재)에 도포하고, 혐기성 분위기에서 37℃에서 밤새 성장시켜 CFU를 열거하였다.
글리칸-치료군, 미치료군(담수) 및 반코마이신-치료군에서 질환-연관된 표현형을 비교함으로써 치료 효과를 평가하였다. FOS는 구매 가능한, 비-소화성 프룩토올리고당이다. 항생제 및 클로스트리디움 디피실리에-연관된 설사(Lewis et al., Failure of dietary oligofructose to prevent antibiotic-associated diarrhea. Aliment Pharmacol Ther 2005; 21: 469-477) 및 클로스트리디움 디피실리에 재발(Lewis et al, Effect of the Prebiotic Oligofructose on Relapse of Clostridium difficile-Associated Diarrhea: A Randomized, Controlled Study. Clin Gastroent Hepatol 2005 (3):442-448)을 위한 중재로서 시판 FOS를 사용한 임상 시험은 상이한 결과를 도출하였고, 전자 시험은 FOS 치료가 어떤 효과도 없음을 나타내었고, 후자는 질환 재발생의 감소를 예증하였다.
생존율
동물 생존율과 관련하여, 물(비히클)로 치료된 동물 대 글리칸 또는 반코마이신으로 치료된 동물 사이에 유의한 차이가 존재하였다(도 10). 동물 치료를 4일(반코마이신의 경우) 및 6일(글리칸의 경우)에 중단하고, 동물 죽음/임상 점수를 10일 또는 11일에 걸쳐서 평가하였다. 물로 치료된 동물의 경우, 동물의 75%가 4일에 죽었다(도 10). 반코마이신-치료된 동물 모두(100%)는 7일에 생존하였다. 그러나, 반코마이신-치료군 중 17%는 10일에 죽었다. 반코마이신-치료군의 남아있는 생존 동물은 0을 초과하는 임상 점수를 가졌다. 글리칸-치료군(L = 치료일 -15일 내지 6일; S = -1일 내지 6일)의 경우, 6일까지 사망은 다음과 같았다: glu100(L), glu33gal33fuc33(L), 및 glu50gal50(L 및 S)의 경우 사망은 0%였다. ara100(S), glu33gal33fuc33(S), glu100(L), 및 FOS(L)의 경우 동물의 8%가 사망하였다. ara100(L), 및 FOS(S)의 경우 동물의 25%가 사망하였다. 모든 글리칸-치료된 생존 동물은 임상 점수 0을 유지하였고, 7일 내지 11일로부터는 사망하지 않았다. glu100(L 및 S), glu33gal33fuc33(L 및 S), ara100(S) 및 glu50gal50(L 및 S) 군의 어떤 동물도 임상 점수 "3"을 나타내지 않았는데, 이는 이들 치료가 설사를 예방하였다는 것을 나타낸다. 미치료 대조군에서 동물 2마리는 설사를 나타내었다.
체중 감소
시험된 글리칸 중 임의의 것으로 치료된 동물에서 체중 감소는 물-치료된 동물보다 유의하게 낮았다(도 11, ***P<0.001; 반복 측정 ANOVA, 보페로니(Bonferonni)-보정 다중 비교). 글리칸-치료된 동물에서 체중 감소 프로파일은 반코마이신-치료군의 것보다 유의하게 상이하지 않았다.
B. C. 디피실리에 포자의 캐리지에 대한 치료 효과.
0 내지 6일에, 마우스의 배설물에서의 C. 디피실리에 포자의 존재를 평가하였다. 반코마이신-치료된 동물은 그들의 배설물에서 어떤 일 수에도 검출 가능한 포자를 갖지 않았다. 글리칸 또는 물로 치료된 마우스는 2 내지 6 log10CFU/그램 배설물을 가졌다. 6일에 C. 디피실리에 포자의 캐리지이지만, 글리칸-치료된 동물은 7일 및 10일에 임상 점수 0으로 10일까지 건강하게 유지되었다. 모든 반코마이신-치료된 동물은 10일에, 17% 사망으로 임상적인 신호를 나타내었다.
C. 미생물 소화관 구성성분에서의 글리칸 -연관된 이동
소화관 미생물상 조성물이 글리칸 치료제로의 치료에 어떻게 반응하는지를 측정하기 위해서, 지구 마이크로바이옴 프로젝트(Earth Microbiome Project)로부터의 표준 프로토콜(www.earthmicrobiome.org/emp-standard-protocol)을 사용하여 V4 가변 영역 상에서 분립(fecal pellet)의 16S rRNA 시퀀싱을 수행하였다.
글리칸 치료 종결 후 6일에, 글리칸(L 또는 S) 및 FOS 또는 비히클 그리고 반코마이신 대조군으로 치료된 마우스의 소화관 미생물상 계통발생 조성물 간에는 유의한 차이가 있었다(표 11).
Figure pct00008
상이한 박테리아 속은 다양한 글리칸 치료, 반코마이신 치료, 또는 물 대조군에 따라서 상대적인 존재비가 증가하였다. 도 12는 글리칸 또는 반코마이신을 사용한 치료 직전(-1일)에서 직후(6일)까지 특정 박테리아 속의 상대적인 존재비의 차이를 나타낸다. 박테로이데스 속은 ara100, FOS, 및 glu50gal50 치료에서 증가되었다. 파라박테로이데스 속은 glu33gal33fuc33 치료에서 증가되었다. 비피도박테리움 속은 FOS, glu100, 및 glu50gal50 치료에서 증가되었다. 박테로이데스, 파라박테로이데스, 및 비피도박테리움은 C. 디피실리에 내성 마이크로바이옴 조성물과 양의 상관관계임을 나타내었다(Seekatz and Young, 2014, The Journal of Clinical Investigation). 특히, 엔테로코쿠스 속은 모든 치료에서 감소되었고, 락토바실루스는 FOS, glu100, 및 glu50gal50 치료에서 감소되었다. 엔테로코쿠스 및 락토바실루스는 둘 모두는 C. 디피실리에 감수성 마이크로바이옴 조성물과 양의 상관 관계임이 이미 관찰되어 있다.(Seekatz and Young, 2014, The Journal of Clinical Investigation).
일부 2차 담즙산은 시험관내에서 C. 디피실리에 성장을 손상시킨다고 밝혀져 있다. 1차 답즙산을 2차 담즙산으로 전환시키는 소화관 마이크로바이옴의 능력은 C. 디피실리에 감염을 직접적으로 길항작용한다는 가설이 있다. 3종의 글리칸(glu33gal33fuc33, ara100, 및 glu50gal50) 모두는 1차 담즙산을 2차 담즙산으로 전환시키는 소화관 마이크로바이옴의 예측된 기능적인 가능성을 증가시켰다(도 13). 이는 반코마이신에서는 관찰되지 않았다. 또한 1종의 글리칸(glu100) 및 구매 가능한 FOS 둘 모두는 소화관 마이크로바이옴의 예측된 기능적인 가능성을 평균적으로 감소시켰다. 기능적인 예측은 PICRUST를 사용하여 16S rRNA 시퀀싱으로부터 행해졌다(picrust.github.io/picrust/).
2차 담즙산 생산은 C. 디피실리에의 감소된 발아 및 성장에 연결되고, 라크노스피라시에 및 루미노코카시에(Ruminococcaceae) 과는 2차 담즙산 생산과 연관되어 있고, C. 디피실리에 발아 및 성장에 저항성이다(Theriot CM, Bowman AA and Young VB. 2016. Antibiotic-induced alterations of the gut microbiota alter secondary bile acid production and allow for Clostridium difficile spore germination and outgrowth in the large intestine. mSphere 1(1):e00045-15). 유효량으로 투여되는 경우 글리칸 치료제는 2차 담즙산을 생산하는 박테리아 종을 조절할 수 있어서, C. 디피실리에 발아, 과성장 및 정착에 대한 저항성을 촉진시킬 수 있다.
실시예 8의 시험관내 검정법에서, 각각 표 8에 나타내진 바와 같이, 루미노카시에 과의 구성원인 ROB.74의 성장은 15종의 글리칸 중 13종에 의해서 지지되었고, 라크노스피라시에 과의 구성원인 CSC.32 및 CNE.31의 성장은 15종의 글리칸 중 6종 및 7종에 의해서 지지되었다. 2종의 글리칸 치료제, glu50gal50 및 ara100은 C. 디피실리에 감염의 마우스 보델에서 2차 담즙산 생합성 경로의 상대적인 존재비를 상당히 증가시켰다(도 13).
소화관 미생물상의 알파 다양성(샤논 지수에 의해서 측정) 모두는 글리칸으로의 치료 직전(-1일)에서 치료 직후(6일)에 증가하였다(도 14).
클로스트리디움 디피실리에 감염에 대해서 다양하게 사용된 동물 모델에서 수득된 이들 결과는, 글리칸 치료제가 C. 디피실리에-유도된 체중 감소를 감소시켰고, 생존을 개선시킨 것을 제안한다. 선택된 글리칸은 C. 디피실리에 저항성에 기여하는 박테리아 속(박테로이데스, 파라박테로이데스, 및 비피도박테리움)의 성장 및 C. 디피실리에 성장에 덜 선호되는 조건(예를 들어 2차 담즙산의 증가된 존재)을 촉진시키는 것으로 보인다.
실시예 13. 대장염의 마우스 모델에서의 글리칸의 효과
본 실험은 대장염의 마우스 모델에서 글리칸 치료제의 효과를 분석하기 위해서 수행되었다(Okayasu et al, 1990, A Novel Method in the Induction of Reliable Experimental Acute and Chronic Ulcerative Colitis in Mice. Gastroenterology 98:694-702). 이 모델에서, 정상 마우스를 이들의 식수 중의 덱스트란 설페이트 나트륨(DSS)에 노출시켰고, 이는 인간 임상 질환에서 이의 발생 및 징후에 대해서 유사한 질환 증상의 발병을 유도하였다. 인간 궤양성 대장염은 100,000명 당 약 150 내지 300명의 유병률을 갖는 장관의 진행성 염증 장애이다. 궤양성 대장염은 공생 식물상에 대한 이상 숙주 면역 반응의 결과이고, 결장에 제한되며, 만성 점막 염증을 포함한다. 인간에서 증상은 결장 염증/궤양, 체중 감소 및 혈액을 함유할 수 있는 설사를 포함한다.
마우스(수컷 C57BL/6, 6 내지 8주령, 각각 22 내지 24그램; 샤를스 리버 래보러토리스(Charles River Laboratories), 미국 메사추세스주 윌밍톤 소재)를 케이지 당 8마리의 군으로 가뒀고, 치료군 당 1개의 케이지를 사용하였다. 2.5% DSS가 투여되지 않은 비히클 대조군은 6마리의 마우스를 포함하였다. 마우스에게 -7일(DSS 투여전 7일)부터 14일까지 이들의 식수 중의 1% 농도로 글리칸 치료제를 투여하였다. 0일에 5마리의 마우스에게 그들의 식수 중의 2.5%로 DSS(엠피 바이오(MP Bio), 미국 캘리포니아주 산타 안나 소재; 36,000 내지 50,000Da)를 투여하여 대장염 표현형을 유발하였다.
질환-연관된 표현형을 0일에서 시작하여 11일까지 12일의 기간 동안 기록하였다. 점수매긴 표현형은 체중, 설사 발생 및 분변에서의 혈액이었다. 또한, 결장 염증의 내시경 분석법을 14일에 수행하였다. 다음 점수 시스템을 사용하였다: 나이브, 부종 또는 점막 탈리 없음, 확실한 맥관질(vascularity) = 0; 부종, 점막 탈리, 감소된 맥관질 = 1; 부종, 점막 탈리, 감소된 맥관질, 유약성(friability) = 2; 활성 출혈, 미란 = 3; 활성 궤양, 미란 = 4. 병리조직학적 분석법을 마우스 모두의 말단 결장 샘플에서 수행하였다. 결장 부분을 포르말린으로 고정화시키고, 헤마톡실린 및 에오신(H&E)으로 염색하였다. 점막 미란, 결장샘의 손실 및 재생성(과형성) 점막 및 선상 상피를 갖는 점막 내지 경벽성 염증을 비롯한 결장 병변의 반-정량 분석법을 사용하였다. 표현형 모두는 인간 대장염의 것을 모방한다. 이러한 모델에서, 최대 체중 감소는 일반적으로 10일에 일어난다.
모든 동물에게 식수 중의 2.5% DSS를 0 내지 5일 동안 투여하였다. 하기 글리칸 치료를 동물의 식수 중에서 1%의 농도로 -7일부터 14일까지 전달하였다: FOS(시판, 대조군); glu100; man52glu29gal19; 아카시아 섬유(시판, 대조군). 대조군은 글리칸 함유 물 대신에 담수를 수용하였다.
글리칸-치료군 및 미치료(담수)군에서 질환-연관된 표현형을 비교함으로써 시험 치료의 효과를 평가하였다. FOS(뉴트라플로라 FOS; 나우 푸즈, 미국 일리노이주 블루밍데일 소재)는 구매 가능한 비-소화성 프룩토올리고당이다. 아카시아 섬유(유기 분말, 나우 푸즈, 미국 일리노이주 블루밍데일 소재)는 구매 가능한 섬유 보충제이다.
glu100 및 man52glu29gal19로의 치료는 설사 및 체중 감소의 발생을 0일 내지 11까지 감소시켰고(도 15), 뿐만 아니라 담수(비히클 대조군) 또는 아카시아 섬유-치료군과 비교할 때 마우스에서 내시경에 의해서 평가되는 경우 결장 염증을 상당히 감소시켰다(14일; 도 16). 마우스로부터의 결장 샘플의 병리조직학적 결과는 글리칸 효능에 대한 내시경 분석법으로부터의 것을 반영하였다. 대조군 및 치료군에서 설사 발생의 누적일은 다음과 같았다: 10일; 아카시아 섬유: 14일; FOS: 4일; glu100: 2일; man52glu29gal19: 3일. 함께 입수된 이들 데이터는, 글리칸 치료가 대장염의 마우스 모델에서 상당한 보호 효과를 갖는 것을 예증한다.
대장염의 널리 사용되는 동물 모델에서 수득된 이들 결과는, 글리칸 치료제가 내시경 및 조직병리학에 의해서 평가되는 바와 같이, DSS-유도된 체중 감소, 설사 및 결장 염증 및 손상을 감소시킨다는 것을 제안한다.
실시예 14. 식이-유도된 비만의 마우스 모델에서의 글리칸의 효과
본 실험은 고지방식-유도된 비만의 마우스 모델에서 글리칸 치료제의 효과를 분석하기 위해서 수행되었다(Wang and Liao, A Mouse Model of Diet-Induced Obesity and Insulin Resistance. Methods Mol Biol. 2012; 821: 421-433). 이러한 모델에서, 정상 마우스에게 6주에 걸쳐서 60% 지방 함량을 함유하는 식이를 공급하였다. 이들 마우스는 저(10%) 지방 식이가 공급된 마우스에 비해서 유의한 체중 증가를 나타내었다. 인간에서, 비만은 그것이 제2형 당뇨병 및 심혈관 질환의 발생을 비롯하여, 건강에 부정적인 효과를 가질 수 있는 정도로의 과량의 체지방의 축적이다. 비만의 주요 원인은 과도한 식품 에너지 흡수, 물리적 활동 부족, 및 유전적 소인이다. US에서, 성인의 약 38%(7천8백만명) 및 아동 및 청소년의 17%(1천3백만명)가 비만이다. 식이-유도된 비만의 마우스 모델은 체중 증가, 감소된 지방 제외 체중, 기관 생리학의 변화 및 당뇨병의 마커의 변화를 비롯한 인간 질환 종점을 재현한다.
마우스(수컷 C57BL/6, 8 내지 10주령, 각각 16 내지 18그램; 타코닉 랩스(Taconic Labs), 미국 뉴욕주 저먼타운 소재)를 케이지 당 1 내지 2마리의 군으로 가뒀고, 치료군 당 8마리의 동물을 사용하였다. 마우스에게 고(60%) 지방 식이(지방에 의해서 기여되는 총 kcal 60%)(D12492; 리서치 다이어츠, 미국 뉴저지주 뉴 브런스위크 소재) 및 10% 지방(지방에 의해서 기여되는 총 kcal 10%)을 함유하는 매칭된 식이(D12450; 리서치 다이어츠)를 공급하였다. 이 식이 치료법 1주일 후, 고지방식 마우스에게 글리칸(식수로 자가 투여됨: 0일 내지 44일): 식수 중의 0.3중량%/부피(w/v)의 glu100 및 식수 중의 1% w/v의 man52glu29gal19, 식수 중의 6%, 1% 또는 0.3%의 시판 FOS(뉴트라플로라 FOS; 나우 푸즈, 미국 일리노이주 블루밍데일 소재), 담수(대조군)를 투여하였다. 저지방식 소비 마우스군에게 담수(대조군)를 제공하였다. 식이를 연구 전체에 걸쳐서 각각의 군에 대해서 동일하게 유지시켰다.
체중 증가
0일부터 44일까지 격일로 체중을 모니터링하였다. 고지방식 마우스는 저지방식 공급 마우스보다 훨씬 더 빠른 속도로 체중이 증가하였다. glu100(식수 중의 0.3%) 및 man52glu29gal19(식수 중의 1%)로의 치료는 물(비히클)-치료된 마우스와 비교할 때 고 지방-공급 마우스에서 0일부터 41일까지 체중 증가 곡선의 기울기를 상당히 감소시켰다(도 17a 및 도 17b). 어떤 용량에서도 FOS는 물-대조군 동물과 비교할 때 백분율(%) 체중 변화 그래프에 대해서 어떠한 효과도 갖지 않았다.
글루코스 용인성
42일에, 마우스를 12시간 동안 굶기고, 이어서 글루코스를 경구-위관공급으로 투여함으로써 마우스를 경구 내당능 시험에 적용하였다(2그램/kg; Ayala et. al. Standard operating procedures for describing and performing metabolic tests of glucose homeostasis in mice Disease Models & Mechanisms 3, 525-534 (2010)). 소형 당측정계(원 터치 울트라(One Touch Ultra)(등록상표); 라이프스캔 인크(LifeScan Inc), 미국 펜실베니아주 웨인 소재)를 사용하여 글루코스 투여 120분 후에 혈당 수준을 모니터링하였다. 고지방식 마우스는 저지방식 공급 마우스보다 이의 전신 순환으로부터 글루코스를 제거하는 더 낮은 능력을 가졌다(도 18). glu100(0.3%) 및 man52glu29gal19(1%)로 치료된 고지방식-공급 마우스는 고지방식-공급, 물-대조군 마우스에 비해서 더 낮은 혈당 수준을 가졌다. 이들 수준은 저지방식-공급, 물-대조군 마우스와 더 유사하였다.
지방체 발생
44일에, 마우스의 부고환 지방체를 제거하고, 칭량하였다. 전체 체중의 백분율로서의 지방체의 중량을 지방 제외 체중에 대한 대용 종점으로서 사용하였고, 증가된 지방체 중량은 더 낮은 지방 제외 체중에 상응한다. man52glu29gal19(1%)로 치료되고 고지방식이 공급된 마우스는 물-대조군 마우스(도 19) 또는 고지방식이 공급된 FOS-치료된 마우스보다 더 낮은 지방체/체중 %를 가졌다.
비만 모델에서 이들 3 종점에 대한 결과는, 장기간 모델이 모델에서 평가된 다른 파라미터의 상당한 변화로 이어질 수 있다는 것을 제안한다(Wang and Liao, A Mouse Model of Diet-Induced Obesity and Insulin Resistance. Methods Mol Biol. 2012; 821: 421-433). 예를 들어, 고지방식-공급 마우스는 저-지방 식이 공급 마우스와 비교할 때 다양한 기관 변화를 나타낼 것이다. 실험 12주 및 그것을 지나서, 마우스를 죽이고, 분석을 위해서 특정 조직을 수확/처리하였다. 결장 및 맹장을 수집, 칭량, 및 측정하였고; 비만 마우스는 더 짧은 결장 및 맹장, 및 감소된 중량의 결장을 가질 것이다. 맹장 내용물을 16S RNA 및 대사산물의 후속 분석을 위한 저장을 위해서 스탭 동결시켰다. 간을 수집하고, 칭량하고, 조직병리학을 위해서 포르말린 중에 저장하였다. 고지방식 공급 마우스는 저지방식 공급 마우스보다 더 무거운 간 중량을 갖는 경향이 있다. 혈액 샘플을 취하고, 염증 마커(TNF-α, IFN-γ, IL-10, IL-13, IL-1β, IL-4, IL-5, IL-6 및 KC/GRO), 임상 화학물질(콜레스테롤, 트라이글리세리드), 및 지질다당류(LPS) 수준의 측정을 위해서 혈장으로 가공한다. 고지방식 공급 마우스는 염증 마커의 증가된 수준, 및 더 높은 콜레스테롤, 트라이글리세리드 및 순환 LPS 수준을 갖는다. 이 모델 시험에서 이들 종점 모두는 인간에서 관찰된 바와 같은 비만의 징후와 유사하다. 선택된 글리칸은 더 짧은 결장 및 맹장의 발생 또는 크기를 감소시켰고, 결장 중량을 감소시킨다. 선택된 글리칸은 간 체중 증가의 발생 또는 크기를 감소시킨다. 선택된 글리칸은 염증 마커의 존재의 발생 또는 크기를 감소시키고, 콜레스테롤 및/또는 전신 LPS 수준을 감소시킨다.
식이-유도된 비만에 널리 사용되는 동물 모델에서 수득된, 이들 결과는, 글리칸 치료제가 고지방식-유도된 체중 증가를 예방하고, 혈당 클리어링 능력을 개선시키고, 지방 제외/지방 신체 조성을 증가시킬 수 있다는 것을 제안한다.
실시예 15. 마우스 모델에서 유전자 발현에 대한 글리칸의 효과
본 시험은 마우스의 2종의 군을 사용하여 수행한다. 대조군 마우스에게 표준 음식을 공급하고, 상이한 치료군의 마우스에게 글리칸이 보충된 표준 음식을 공급하였다. 1 내지 30일 후, 혈액 샘플을 마우스로부터 채취하고, 마우스를 죽이고, 장, 간, 피부, 및 다른 관심 부위의 조직을 수집하고, -80℃에서 저장한다. RNA를 조직으로부터 단리하고, cDNA로 전환시킨다. 젠칩(GeneChip) 마우스 게놈 430 2.0 어레이(애피메트릭스(Affymetrix))를 사용하여 대략 14,000개의 뮤린 유전자의 미치료 동물 및 글리칸-치료된 동물 간의 차등 발현을 분석한다. 실험 프로토콜 및 원 데이터 분석은 제조사의 지시서 및 표준 프로토콜에 따라서 수행한다. 차등 발현된 유전자 및 다양한 공정에서의 이의 관여의 생물학적 기능을 하기 데이터베이스로부터 입수한다: RefGene(유전자에 대한 표준, 단백질 및 항체: refgene.com/), CTD(비교 독성유전체학 데이터베이스: ctd.mdibl.org/), ㎎I (마우스 게놈 정보학: www.informatics.jax.org/), KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes: www.genome.jp/kegg/genes.html). 이러한 절차를 사용하여 염증 사이토카인, 면역조절 사이토카인, 항미생물 펩타이드, 및 다른 관련 효과기 분자를 암호화하는 유전자의 차등 발현을 식별한다.
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등가물 및 범주
본 출원은 다양한 등록 특허, 공개된 특허 출원, 논문 및 다른 공개물과 관련되며, 이들 전부는 본 명세서에 참고로 포함된다. 포함된 문헌 중 임의의 것과 본 명세서 간의 상충이 존재하면, 본 명세서가 우선시되어야 한다. 또한, 선행 기술에 포함된 본 발명의 임의의 특정 실시형태는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 것으로 간주되기 때문에, 그것은 배제가 본 명세서에 명확하게 언급되어 있지 않더라도 배제될 수 있다. 본 발명의 임의의 특정 실시형태는 선행 기술의 존재에 관련되는지의 여부와 관계없이 임의의 이유를 위해서 임의의 청구범위로부터 배제될 수 있다.
관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 기술된 구체적인 실시형태에 대한 다수의 등가물을 단지 일상적인 실험을 사용하여 알아낼 수 있거나 인지할 것이다. 본 명세서에 기술된 본 실시형태의 범주는 상기 설명, 도면 또는 실시예로 제한되는 것을 의도하지 않으며, 첨부된 청구범위에 언급된 바와 같다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 하기 청구범위에서 정의된 바와 같은, 본 발명의 사상 또는 범주로부터 벗어나지 않으면서, 본 설명에 대한 다양한 변화 및 변형이 행해질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (142)

  1. 인간 대상체의 위장관 미생물상(microbiota)에서 박테리아 분류군(bacterial taxa)의 존재비를 조절하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물로서,
    상기 박테리아 분류군의 상기 존재비를 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고,
    i) 상기 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하되, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고;
    ii) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고;
    iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1인, 약제학적 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 적어도 제1 박테리아 분류군 및 제2 박테리아 분류군을 포함하는, 약제학적 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제제는 분지형 올리고당류를 포함하는, 약제학적 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 상기 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.05인, 약제학적 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리코시드 결합 중 적어도 2개는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함하는, 약제학적 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리코시드 결합 중 적어도 3개는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함하는, 약제학적 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리코시드 결합 중 적어도 4개는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함하는, 약제학적 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리칸 단위는 테트로스, 펜토스, 헥소스, 및 헵토스의 군으로부터 선택된 단당류 중 적어도 1종을 포함하는, 약제학적 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리칸 단위는 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스의 군으로부터 선택된 단당류 중 적어도 1종을 포함하는, 약제학적 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 20%(중량 또는 수 기준)는 미리 선택된 기준 수준을 초과하는, 2개의 글리칸 단위의 반복 단위를 포함하지 않는, 약제학적 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리칸 치료 제제는 합성물이고, 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원으로부터 단리되지 않은, 약제학적 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 상기 박테리아 분류군의 상기 존재비는 독립적으로 적어도 약 5%가 변형되는, 약제학적 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 상기 박테리아 분류군의 상기 존재비는 독립적으로 적어도 약 5%가 증가되는, 약제학적 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 상기 박테리아 분류군의 상기 존재비는 독립적으로 적어도 약 10%가 증가되는, 약제학적 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인간 대상체의 위장관 미생물상에서 상기 박테리아 분류군의 상기 존재비는 독립적으로 적어도 약 5%가 감소되는, 약제학적 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 공생 박테리아 분류군(commensal bacterial taxa)을 포함하는, 약제학적 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 병원성 박테리아 분류군을 포함하는, 약제학적 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 아케르만시아(Akkermansia), 알리스티페스(Alistipes), 아나에로필룸(Anaerofilum), 박테로이데스(Bacteroides), 빌로필라(Bilophila), 블라우티아(Blautia), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 부티리비브리오(Butyrivibrio), 캄필로박터(Campylobacter), 칸디다투스(Candidatus), 시트로박터(Citrobacter), 클로스트리디움(Clostridium), 콜린셀라(Collinsella), 코프로코쿠스(Coprococcus), 데설포비브리오(Desulfovibrio), 디알리스터(Dialister), 도레아(Dorea), 엔테로박터(Enterobacter), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 에세리키아(Escherichia), 유박테리움(Eubacterium), 페칼리박테리움(Faecalibacterium), 푸소박테리움(Fusobacterium), 헤모필루스(Haemophilus), 클레비시엘라(Klebsiella), 라크노스피라(Lachnospira), 락토바실루스((Lactobacillus), 오도리박터(Odoribacter), 오실로스피라(Oscillospira), 파라박테로이데스(Parabacteroides), 펩토코쿠스(Peptococcus), 펩토스트렙토코쿠스(Peptostreptococcus), 파스콜락토박테리움(Phascolarctobacterium), 포르피로모나스(Porphyromonas), 포르티에라(Portiera), 프레보텔라(Prevotella), 프로비덴시아(Providencia), 슈도모나스(Pseudomonas), 로즈부리아(Roseburia), 루미노코쿠스(Ruminococcus), 살모넬라(Salmonella), 쉬겔라(Shigella), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 숩돌리그라눌룸(Subdoligranulum), 비브리오(Vibrio), 및 에르시니아(Yersinia)의 군으로부터 선택된 속을 포함하는, 약제학적 조성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에(Erysipelotrichaceae)), 클로스트리디움(클로스트리디아시에(Clostridiaceae)), 비피도박테리움, 아그레가티박터(Aggregatibacter), 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에(Peptostreptococcaveae)), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스의 군으로부터 선택된 속을 포함하는, 약제학적 조성물.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스의 군으로부터 선택된 속을 포함하는, 약제학적 조성물.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 아케르만시아 및 블라우티아의 군으로부터 선택된 속을 포함하는, 약제학적 조성물.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박테리아 분류군은 소장 또는 대장에 우세하게 존재하는 분류군을 포함하는, 약제학적 조성물.
  23. 제22항에 있어서, 상기 소장에 우세하게 존재하는 상기 박테리아 분류군은 아크로모박터(Achromobacter), 아그로박테리움(Agrobacterium), 블라우티아, 부리콜데리아(Burkholderia), 코프로코쿠스, 크리오콜라(Cryocola), 엔테로코쿠스, 유박테리움, 홀데마니아(Holdemania), 락토코쿠스, 마이코박테리움(Mycobacterium), 슈도라미박터(Pseudoramibacter), 랄스토니아(Ralstonia), 스피노고모나스(Sphingomonas), 스트렙토코쿠스, 및 투리치박터(Turicibacter)의 군으로부터 선택된 속을 포함하는, 약제학적 조성물.
  24. 제22항에 있어서, 상기 대장에 우세하게 존재하는 상기 박테리아 분류군은 아내로트룬쿠스(Anaerotruncus), 아케르만시아, 박테로이데스, 빌로필라, 부티리시모나스(Butyricimonas), 오도리박터, 파라박테로이데스, 파스콜락토박테리움, 프레보텔라, 및 루미노코쿠스의 군으로부터 선택된 속을 포함하는, 약제학적 조성물.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 폴리페놀 제제를 더 포함하는, 약제학적 조성물.
  26. 제25항에 있어서, 상기 폴리페놀 제제는 식물 공급원 물질로부터 단리된 식물 폴리페놀을 포함하는, 약제학적 조성물.
  27. 제26항에 있어서, 상기 식물 공급원 물질은 블루베리, 크랜베리, 포도, 복숭아, 자두, 석류, 콩, 레드 와인, 홍차, 또는 녹차를 포함하는, 약제학적 조성물.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 박테리아 분류군의 상기 존재비를 조절하는 것은 미생물 부조화(dysbiosis)를 치료하는 것인, 약제학적 조성물.
  29. 인간 대상체에서 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상을 감소시키는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물로서, 약물 또는 치료에 의해서 유도된 증상을 감소시키기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고,
    i) 상기 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하되, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고;
    ii) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고;
    iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1인, 약제학적 조성물.
  30. 제29항에 있어서, 상기 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 복부팽창, 설사, 구토, 구역질, 및 변비의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  31. 제29항에 있어서, 상기 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 설사인, 약제학적 조성물.
  32. 제29항에 있어서, 상기 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 변비인, 약제학적 조성물.
  33. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약물-유도 증상을 감소시키고, 상기 조성물은 약물 투여 전에, 약물 투여와 동시에, 또는 약물 투여 후에 투여되는, 약제학적 조성물.
  34. 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 약물은 항-당뇨병 약물, 면역-억제 약물, 항미생물 약물, 화학요법 약물, 항-정신병 약물, 프로톤 펌프 억제제 약물 또는 비-스테로이드성 항염증 약물(NSAID)인, 약제학적 조성물.
  35. 제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 약물은 시프로플록사신, 클린다마이신, 아목시실린-클라블라네이트, 세픽심, 에팔로스포린, 플루오로퀴놀론, 아지트로마이신, 클라리트로마이신, 에리트로마이신, 테트라사이클린, 아지트로마이신, 이리노테칸(캄토사르), 5-플루오로우라실, 류코보린, 옥살리플라틴, 보르테조밉, 이마티닙, 레날리도마이드, 임브루비카, 이필리무맙, 페르투주맙, 카페시타빈, 도세탁셀, 라파티닙, 에를로티닙, 카르무스틴, 에토포시드, 아라시틴, 멜팔란, 시타라빈, 다우노루비신, 암사크린, 미톡산트론, 올란자핀, 라니티딘, 파모티딘, 시메티딘, 오메프라졸, 수크랄페이트, 에스오메프라졸, 나프록센, 디클로페낙, 인도메타신, 이부프로펜, 케토프로펜, 피록시캄, 셀레콕시브, 니메술리드, 아스피린, 메트포민, 파록세틴, 발프로산, 및 클로자핀의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  36. 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 치료-유도 증상을 감소시키고, 상기 치료는 방사선 치료 또는 수술을 포함하는, 약제학적 조성물.
  37. 제29항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 약물-유도 증상 또는 치료-유도 증상은 치료 요법 동안 대상체에 의해서 나타나는, 약제학적 조성물.
  38. 제29항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상 증상을 감소시키는 것은 상기 대상체에서 상기 치료 요법에 대한 순응도를 증가시키는, 약제학적 조성물.
  39. 제29항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상 증상을 감소시키는 것은 치료 요법 동안 투여될 약물의 더 높은 용량에 대한 대상체의 용인성(tolerance)을 증가시키는, 약제학적 조성물.
  40. 인간 대상체의 위장관에서 미생물 다양성을 조절하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물로서, 상기 미생물 다양성을 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고,
    i) 상기 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하되, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고;
    ii) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고;
    iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1인, 약제학적 조성물.
  41. 제40항에 있어서, 상기 미생물 다양성은 박테리아 다양성을 포함하는, 약제학적 조성물.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서, 샤논 다양성(Shannon diversity)은 적어도 약 5% 증가되거나 또는 감소되는, 약제학적 조성물.
  43. 제40항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 샤논 다양성은 적어도 약 10% 증가되거나 또는 감소되는, 약제학적 조성물.
  44. 제40항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 샤논 다양성은 적어도 약 20% 증가되거나 또는 감소되는, 약제학적 조성물.
  45. 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 샤논 다양성은 적어도 약 0.3 로그-배수(log-fold) 증가되거나 또는 감소되는, 약제학적 조성물.
  46. 제40항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 샤논 다양성은 적어도 약 0.6 로그-배수 증가되거나 또는 감소되는, 약제학적 조성물.
  47. 제40항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 존재비가 조절되는, 약제학적 조성물.
  48. 제40항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 상기 존재비는 적어도 약 5% 증가되는, 약제학적 조성물.
  49. 제40항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 상기 존재비가 조절되는, 약제학적 조성물.
  50. 제40항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 프레보텔라, 아케르만시아, 박테로이데스, 클로스트리디움(에리시펠로트리카시에), 클로스트리디움(클로스트리디아시에), 비피도박테리움, 아그레가티박터, 클로스트리디움(펩토스트렙토코카베에), 파라박테로이데스, 락토바실루스, 및 엔테로코쿠스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 상기 존재비는 적어도 약 5% 증가되는, 약제학적 조성물.
  51. 제40항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 상기 존재비가 조절되는, 약제학적 조성물.
  52. 제40항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 아케르만시아, 박테로이데스, 비피도박테리움, 락토바실루스, 및 파라박테로이데스 속의 군으로부터 선택된 적어도 2종의 박테리아 분류군의 상기 존재비가 조절되는, 약제학적 조성물.
  53. 제40항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 아케르만시아 및 블라우티아 속의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 박테리아 분류군의 상기 존재비가 조절되는, 약제학적 조성물.
  54. 제40항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 박테리아 아케르만시아 및 블라우티아 속 둘 모두의 상기 존재비가 조절되는, 약제학적 조성물.
  55. 제40항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미생물 다양성을 조절하는 것은 미생물 부조화를 치료하는 것인, 약제학적 조성물.
  56. 치료가 필요한 인간 대상체를 치료하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물로서, 방법은
    a. 미생물 부조화에 대한 치료가 필요한 인간 대상체를 식별하는 단계, 및
    b. 상기 인간 대상체에 상기 미생물 부조화를 치료하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하는 약제학적 조성물을 투여하는 단계이되,
    i) 상기 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하되, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고;
    ii) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고;
    iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1인, 약제학적 조성물을 투여하는 단계
    를 포함하는, 약제학적 조성물.
  57. 제56항에 있어서, 상기 인간 대상체는 감염성 질환, 장애 또는 병태를 갖는, 약제학적 조성물.
  58. 제57항에 있어서, 상기 감염성 질환, 장애 또는 병태는 클로스트리디움 디피실리에 감염(Clostridium difficile infection: CDI); 반코마이신-내성 엔테로코키(Vancomycin-resistant enterococci: VRE) 감염, 감염성 대장염, 또는 C. 디피실리에 대장염의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  59. 제57항에 있어서, 상기 감염성 질환, 장애 또는 병태는 클로스트리디움 디피실리에 연관 설사(CDAD), 항생제-연관 설사(AAD), 항생제-유도 설사, 여행자 설사(travelers' diarrhea: TD), 소아 설사, 및 (급성) 감염성 설사의 군으로부터 선택된 설사인, 약제학적 조성물.
  60. 제56항에 있어서, 상기 인간 대상체는 대사 질환, 장애 또는 병태를 갖는, 약제학적 조성물.
  61. 제60항에 있어서, 상기 대사 질환, 장애 또는 병태는 비만, (인슐린 저항성) 전-당뇨병(pre-diabete), 제II형 당뇨병, 높은 공복 혈당(고혈당증), 및 대사 증후군의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  62. 제60항에 있어서, 상기 대사 질환, 장애 또는 병태는 높은 혈중 콜레스테롤, 고 LDL, 높은 혈압(고혈압), 높은 트라이글리세리드 수준, 저 HDL의 군으로부터 선택되는 심혈관 질환 위험 인자인, 약제학적 조성물.
  63. 제56항에 있어서, 상기 인간 대상체는 염증 질환, 장애 또는 병태를 갖는, 약제학적 조성물.
  64. 제63항에 있어서, 상기 염증 질환, 장애 또는 병태는 염증성 장 질환(IBD), 궤양성 대장염(UC), 크론병(Crohn's disease: CD), 장 염증, 및 미세 대장염의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  65. 제63항에 있어서, 상기 염증 질환, 장애 또는 병태는 과민성 대장 증후군(IBS), 변비, 설사, 소화불량, 및 비궤양성 소화불량의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  66. 제56항에 있어서, 상기 인간 대상체는 자가면역 질환, 장애, 또는 병태를 갖는, 약제학적 조성물.
  67. 제66항에 있어서, 상기 자가면역 질환, 장애 또는 병태는 자가면역 관절염, 제I형 당뇨병, 다발성 경화증, 및 건선의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  68. 제56항에 있어서, 상기 인간 대상체는 알레르기를 갖는, 약제학적 조성물.
  69. 제68항에 있어서, 상기 알레르기는 천식 또는 아토피 피부염을 포함하는, 약제학적 조성물.
  70. 제56항에 있어서, 상기 인간 대상체는 신경 질환, 장애, 또는 병태를 갖는, 약제학적 조성물.
  71. 제70항에 있어서, 상기 신경 질환, 장애 또는 병태는 자폐증, 고암모니아혈증, 및 간성 뇌증의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  72. 제56항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 치료는 제2 약물 또는 약제학적 작용제를 투여하는 것을 더 포함하는, 약제학적 조성물.
  73. 제72항에 있어서, 상기 제2 약물 또는 약제학적 작용제는 치료 기준 약물 또는 작용제인, 약제학적 조성물.
  74. 제72항 또는 제73항에 있어서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 상기 약제학적 조성물 및 제2 약물 또는 약제학적 작용제의 치료 효과는 상가적인(additive), 약제학적 조성물.
  75. 제72항 또는 제73항에 있어서, 글리칸 치료 제제를 포함하는 상기 약제학적 조성물 및 제2 약물 또는 약제학적 작용제의 치료 효과는 상승작용적인, 약제학적 조성물.
  76. 제56항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 매일 투여되는, 약제학적 조성물.
  77. 제56항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 미리 결정된 일 수(치료 기간) 동안 매일 투여되는, 약제학적 조성물.
  78. 제77항에 있어서, 상기 치료 기간은 약 1일 내지 약 30일을 포함하는, 약제학적 조성물.
  79. 제77항에 있어서, 상기 치료 기간은 약 1개월 내지 약 6개월을 포함하는, 약제학적 조성물.
  80. 제77항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 단일 치료 기간 동안 조성물이 투여되는, 약제학적 조성물.
  81. 제77항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 1회를 초과하는 치료 기간 동안 조성물이 투여되는, 약제학적 조성물.
  82. 제56항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미생물 부조화를 치료함으로써 상기 인간 대상체의 상기 질환이 치료되는, 약제학적 조성물.
  83. 인간 대상체의 위장관의 미생물상의 기능 경로를 조절하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물로서,
    상기 기능 경로를 조절하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고,
    i) 상기 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하되, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고;
    ii) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고;
    iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1인, 약제학적 조성물.
  84. 제83항에 있어서, 상기 기능 경로는 상기 미생물상에 의해서 항-미생물제, 2차 담즙산, 단쇄 지방산, 사이드로포어(siderophore), 또는 표 2에 열거된 대사산물의 생산을 조절하는, 약제학적 조성물.
  85. 제84항에 있어서, 상기 항미생물제는 박테리오신 또는 과산화수소를 포함하는, 약제학적 조성물.
  86. 제84항에 있어서, 상기 단쇄 지방산은 폼에이트, 부티레이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 또는 발러레이트를 포함하는, 약제학적 조성물.
  87. 제84항에 있어서, 상기 대사산물은 2-하이드록시아이소부티레이트, 3-하이드록시아이소발러레이트, 3-메틸크로토닐글리신, 3-메틸크로토닐글리신, 알란토인, 베타인, 폼에이트, 만니톨, p-크레졸 글루쿠로니드, 페닐아세틸글리신, 사르코신, 타우린, 아세트산, 아세틸알데하이드, 아스코르브산, 부탄다이온, 부티르산, 데옥시콜산, 에틸페닐 설페이트, 폼산, 인돌, 아이소부티르산, 아이소발레르산, 프로피온산, 세로토닌, 석신산, 석시네이트, TMAO, 트립토판, 발레르산, 우르소데옥시콜산, 락테이트, 락트산, 또는 과산화수소를 포함하는, 약제학적 조성물.
  88. 제83항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능 경로는 상기 인간 대상체에서 염증 또는 면역조절 사이토카인의 수준을 조절하는 것인, 약제학적 조성물.
  89. 제88항에 있어서, 상기 염증 및 면역조절 사이토카인은 인터류킨-1α(IL-1α), IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-13, IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-23, 종양 괴사 인자(TNF), 케모카인(C-C 모티프) 리간드 5(CCL5, RANTES로도 공지됨), 형질전환 성장 인자 베타(TGF-β), 또는 인터페론 감마(IFN-γ)를 포함하는, 약제학적 조성물.
  90. 제83항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능 경로는 상기 대상체에서 단쇄 지방산의 수준을 증가시키는 것인, 약제학적 조성물.
  91. 제90항에 있어서, 상기 단쇄 지방산의 상기 증가는 상기 대상체에 의해서 조절 T(Treg) 세포의 생성을 유도하는, 약제학적 조성물.
  92. 제90항 또는 제91항에 있어서, 상기 단쇄 지방산의 상기 증가는 상기 대상체에서 장 또는 혈장 엔도톡신 수준의 침투성을 감소시키는, 약제학적 조성물.
  93. 제90항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 단쇄 지방산의 상기 증가는 상기 대상체의 상기 염증 반응을 감소시키는, 약제학적 조성물.
  94. 제90항 내지 제93항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단쇄 지방산은 루미노카카시에 및/또는 라크노스피라시에 과 중 적어도 1종의 박테리아 종에 의해서 생산되는, 약제학적 조성물.
  95. 제83항 내지 제94항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상체는 비만인, 약제학적 조성물.
  96. C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물이 이전에 투여된 인간 대상체에서 클로스트리디움 디피실리에 감염의 재발을 예방하는 데 사용하기 위한 약제학적 조성물로서, 상기 재발을 예방하기에 유효한 양의 글리칸 치료 제제를 포함하고,
    i) 상기 글리칸 치료 제제는 분지형 글리칸의 혼합물을 포함하되, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이고;
    ii) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고;
    iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1인, 약제학적 조성물.
  97. 제96항에 있어서, 상기 재발은 C. 디피실리에 감염과 연관된 하나 이상의 증상의 재발생을 포함하는, 약제학적 조성물.
  98. 제96항 또는 제97항에 있어서, 상기 재발은 1차 또는 치료 기준 약물 치료 요법 동안 또는 그 후에 일어나는, 약제학적 조성물.
  99. 제96항 내지 제98항 중 어느 한 항에 있어서, C. 디피실리에 감염의 상기 치료를 위한 상기 약물은 항생제인, 약제학적 조성물.
  100. 제99항에 있어서, 상기 항생제는 반코마이신, 메트로니다졸, 및 피닥소미신의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  101. 제96항 내지 제100항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 C. 디피실리에 감염의 치료를 위한 약물의 투여와 동시에 또는 투여 후에 투여되는, 약제학적 조성물.
  102. 제96항 내지 제101항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 제2 약물 또는 치료와 조합하여 투여되는, 약제학적 조성물.
  103. 제102항에 있어서, 상기 제2 약물 또는 치료는 항생제를 포함하는, 약제학적 조성물.
  104. 제103항에 있어서, 상기 항생제는 반코마이신, 메트로니다졸, 및 피닥소미신의 군으로부터 선택되는, 약제학적 조성물.
  105. 제96항 내지 제104항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 투여는 상기 대상체에서 C. 디피실리에 감염과 연관된 증상의 중증도를 감소시키지만, 상기 대상체에서 C. 디피실리에의 상기 집단을 제거하지 않는, 약제학적 조성물.
  106. 제96항 내지 제104항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 투여는 상기 대상체에서 C. 디피실리에 감염과 연관된 증상의 중증도를 감소시키지만, 상기 대상체에서 C. 디피실리에의 존재비를 변화시키지 않는, 약제학적 조성물.
  107. 하기 단계들을 포함하는 약제학적 조성물의 제조 방법:
    (a) 합성 글리칸의 혼합물을 포함하는 제제를 제공하는 단계,
    (b) 제제의 하기 특징 중 하나 이상에 대한 값을 획득하는 단계:
    (i) 중합도(DP),
    (ii) 평균 분지화도(DB),
    (ii) 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비, 및
    (c) 하기 기준 중 하나 이상을 충족하면 상기 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계:
    (i) 상기 제제 중의 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 DP, 및 30개 미만의 글리칸 단위를 가짐,
    (ii) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 상기 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01임,
    (iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 상기 비는 약 1:1 내지 약 5:1임.
  108. 제107항에 있어서, 하기 단계들을 더 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법:
    b) 상기 제제의 추가적인 특징 중 임의의 하나 또는 둘 모두에 대한 값을 획득하는 단계:
    (iv) 상기 글리칸 단위의 특질(identity),
    (v) 글리칸 단위의 비, 및
    c) (vi) 상기 제제 중의 상기 글리칸 단위 비가 상기 글리칸 단위 입력물의 비와 대략 동일하면, 상기 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계.
  109. 제107항 또는 제108항에 있어서, 하기 단계들을 더 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법:
    b) 상기 제제의 하기 추가 특징 중 임의의 하나 또는 둘 모두에 대한 값을 획득하는 단계:
    (iv) 박테로이데스 카카에 ATCC 43185, 프레보텔라 코프리 DSM 18205, 박테로이데스 테타이오타미크론 ATCC 29741, 박테로이데스 셀룰로실리티쿠스 DSM 14838, 클로스트리디움 신덴스 ATCC 35704, 루미노코쿠스 오베움 ATCC 29714, 클로스트리디움 넥실레 ATCC 27757, 및 파라박테로이데스 디스타소니스 ATCC 8503로 이루어진 군으로부터 선택된 공생 균주(strain)의, 상기 제제가 보충된 배지 중에서의, 박테리아 성장의 수준,
    (v) 클로스트리디움 디피실리에 ATCC BAA-1382, 클로스트리디움 디피실리에 ATCC 43255, 엔테로코쿠스 파에시움 ATCC 700221, 및 살모넬라 엔테리카 ATCC 27869로 이루어진 군으로부터 선택된 병원성 균주의, 상기 제제가 보충된 배지 중에서의, 박테리아 성장의 수준, 및
    c) 하기 기준 중 하나 또는 둘 모두를 충족하면 상기 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계:
    (vi) 상기 제제가 보충된 상기 배지에 의한 적어도 5종의 공생 균주의 성장 촉진,
    (v) 상기 제제가 보충된 상기 배지에 의한 2종 이하의 병원성 균주의 성장의 촉진.
  110. 제108항 또는 제109항에 있어서, 단계 (b)는 제107항의 단계 (b) 이전에, 동시에, 또는 이후이지만, 제107항의 단계 (c) 이전에 수행될 수 있는, 약제학적 조성물의 제조 방법.
  111. 제107항 내지 제110항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 상기 단계는 하기 단계들 중 하나 이상을 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법:
    i) 상기 제제로부터 원치않는 구성성분을 제거하는 단계,
    ii) 상기 제제의 부피를 감소시키는 단계,
    iii) 상기 제제를 멸균하는 단계,
    iv) 상기 제제를 약제학적으로 허용 가능한 부형제 또는 담체와 혼합하는 단계,
    v) 상기 제제를 제2 약물 또는 약제학적 작용제와 혼합하는 단계,
    vi) 상기 제제를 수용액 또는 시럽으로 제형화하는 단계,
    vii) 상기 제제를 정제 또는 환제로 제형화하는 단계, 및
    viii) 상기 제제를 캡슐로 제형화하는 단계.
  112. 제107항 내지 제111항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 상기 단계는 하기 단계들 중 하나 이상을 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법:
    (i) 상기 제제를 패키징하는 단계,
    (ii) 상기 패키징된 제제를 레이블링하는 단계, 및
    (iii) 상기 패키징 및 레이블링된 제제를 판매용으로 판매 또는 제공하는 단계.
  113. 하기 단계들을 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법:
    (i) 글루코스, 갈락토스, 푸코스, 자일로스, 아라비노스, 람노스, 및 만노스로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 글리칸 단위를 포함하는 치료 글리칸 제제를 제공하는 단계,
    (ii) 미리 선택된 NMR 피크 또는 NMR 피크의 군이 상기 글리칸 제제와 연관되는지의 여부를 결정하는 단계, 및
    (iii) 상기 미리 선택된 피크 또는 피크의 군이 존재하면, 상기 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계.
  114. 제113항에 있어서, 상기 피크는 1H-13C HSQC NMR 피크인, 약제학적 조성물의 제조 방법.
  115. 제114항에 있어서, 결정하는 단계는 상기 제제와 연관된 1H-13C HSQC 피크 또는 피크의 군의 특질에 대한 값을 획득하는 단계, 및 미리 선택된 피크가 존재하면, 상기 제제를 약제학적 조성물로서 제형화하는 단계를 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법.
  116. 제113항 내지 제115항 중 어느 한 항에 있어서,
    (i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4; 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.22, 93.2; 5.13, 93.2; 5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 하나의 1H-13C HSQC 피크를 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법.
  117. 제113항 내지 제116항 중 어느 한 항에 있어서,
    (i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4; 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.22, 93.2; 5.13, 93.2;5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함하고;
    (vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함하는, 약제학적 조성물의 제조 방법.
  118. 분지형 글리칸을 포함하는 치료 글리칸 제제를 포함하는 약제학적 조성물로서, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 평균 분지화도(DB)는 적어도 0.01이되,
    i) 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 50%는 적어도 3의 중합도(DP) 및 30개 미만의 글리칸 단위를 갖고,
    ii) 상기 글리칸 제제는 알파-글리코시드 결합 및 베타-글리코시드 결합 둘 모두를 포함하고,
    iii) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 상기 글리코시드 결합 중 적어도 하나는 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함하고,
    iv) 상기 제제의 상기 글리칸 중에 존재하는 알파-글리코시드 결합 대 베타-글리코시드 결합의 비는 약 1:1 내지 약 5:1인, 약제학적 조성물.
  119. 제118항에 있어서, 상기 글리코시드 결합 중 적어도 2개는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함하는, 약제학적 조성물.
  120. 제118항 또는 제119항에 있어서, 상기 글리코시드 결합 중 적어도 3개는 독립적으로 1->2 글리코시드 결합, 1->3 글리코시드 결합, 1->4 글리코시드 결합, 또는 1->6 글리코시드 결합을 포함하는, 약제학적 조성물.
  121. 제118항 내지 제120항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리칸 단위는 글루코스, 갈락토스, 아라비노스, 만노스, 프룩토스, 자일로스, 푸코스, 및 람노스의 군으로부터 선택된 단당류 중 적어도 1종을 포함하는, 약제학적 조성물.
  122. 제118항 내지 제121항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제제 중의 상기 글리칸의 적어도 20%(중량 또는 수 기준)는 미리 선택된 기준 수준을 초과하는, 2개의 글리칸 단위의 반복 단위를 포함하지 않는, 약제학적 조성물.
  123. 제118항 내지 제122항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 글리칸 치료 제제는 합성물이고, 천연 올리고당류 또는 다당류 공급원으로부터 단리되지 않은, 약제학적 조성물.
  124. 제118항 내지 제123항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리페놀 제제를 더 포함하는, 약제학적 조성물.
  125. 제118항 내지 제124항 중 어느 한 항에 있어서, 프로바이오틱 박테리아(probiotic bacteria)의 제제를 더 포함하는. 약제학적 조성물.
  126. 제118항 내지 제125항 중 어느 한 항에 있어서, 약물 또는 치료제를 더 포함하는. 약제학적 조성물.
  127. 제118항 내지 제126항 중 어느 한 항에 있어서, 약제학적으로 허용 가능한 부형제를 더 포함하는, 약제학적 조성물.
  128. 제118항 내지 제127항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 단위-투여 형태로 제형화된, 약제학적 조성물.
  129. 제128항에 있어서, 상기 단위-투여 형태는 경구 전달을 위해서 제형화된, 약제학적 조성물.
  130. 제128항 또는 제129항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위-투여 형태는 수용액 중에 용해되도록 제형화되고, 음료, 시럽, 용액 또는 현탁액으로서 경구로 투여되는, 약제학적 조성물.
  131. 제128항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위-투여 형태는 지연 방출형 시스템(delayed release system) 또는 시간 제어형 시스템(time controlled system)으로서 제형화된, 약제학적 조성물.
  132. 제128항 내지 제131항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위-투여 형태는 상기 GI관의 특정 영역에서 상기 치료 글리칸 제제를 방출하도록 제형화된, 약제학적 조성물.
  133. 제132항에 있어서, 상기 GI관의 상기 특정 영역은 위, 소장, 대장, 또는 결장을 포함하는, 약제학적 조성물.
  134. 제128항 내지 제133항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 상기 GI관에 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절하는, 약제학적 조성물.
  135. 제128항 내지 제134항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 상기 소장 또는 대장 중 하나 또는 둘 모두에 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절하는, 약제학적 조성물.
  136. 제128항 내지 제135항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 아크로모박터, 아그로박테리움, 블라우티아, 부리콜데리아, 코프로코쿠스, 크리오콜라, 엔테로코쿠스, 유박테리움, 홀데마니아, 락토코쿠스, 마이코박테리움, 슈도라미박터, 랄스토니아, 스피노고모나스, 스트렙토코쿠스, 및 투리치박터 속의 군으로부터 선택된 소장에 우세하게 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절하는, 약제학적 조성물.
  137. 제128항 내지 제136항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 아내로트룬쿠스, 아케르만시아, 박테로이데스, 빌로필라, 부티리시모나스, 오도리박터, 파라박테로이데스, 파스콜락토박테리움, 프레보텔라, 및 루미노코쿠스 속의 군으로부터 선택된 대장에 우세하게 존재하는 박테리아 속의 존재비를 조절하는, 약제학적 조성물.
  138. 글루코스, 갈락토스, 푸코스, 자일로스, 아라비노스, 람노스, 및 만노스의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 글리칸 단위를 포함하는 치료 글리칸 제제를 포함하는 약제학적 조성물로서, 상기 제제는 하기 1H-13C HSQC 피크 중 하나 이상과 연관된 글리칸 단위를 포함하는, 약제학적 조성물:
    (i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4; 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함;
    (ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함;
    (iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함;
    (iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함;
    (v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.22, 93.2; 5.13, 93.2; 5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함;
    (vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함;
    (vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 1H-13C HSQC 피크 중 적어도 하나를 포함함.
  139. 글루코스, 갈락토스, 푸코스, 자일로스, 아라비노스, 람노스, 및 만노스의 군으로부터 선택된 적어도 1종의 글리칸 단위를 포함하는 치료 글리칸 제제를 포함하는 약제학적 조성물로서, 상기 제제는 하기 1H-13C HSQC 피크 중 2개 이상과 연관된 글리칸 단위를 포함하는, 약제학적 조성물:
    (i) 글루코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.42, 92.5; 5.21, 92.8; 5.18, 93.9; 5.08, 97.0; 5.36, 98.4; 5.34, 99.8; 5.38, 100.3; 4.95, 98.6; 4.62, 96.6; 4.70, 103.6; 4.49, 103.4의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함함;
    (ii) 갈락토스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 92.9; 5.24, 93.1; 5.14, 96.0; 4.96, 99.3; 5.31, 98.7; 5.39, 101.4; 5.00, 101.8; 4.80, 101.3; 4.63, 97.0; 4.56, 97.2; 4.53, 103.1; 4.43, 104.1의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함함;
    (iii) 푸코스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 92.9; 5.33, 92.4; 5.04, 96.3; 4.90, 99.7; 4.52, 97.0; 4.39, 103.6의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함함;
    (iv) 자일로스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.18, 93.0; 5.10, 94.3; 5.34, 98.2; 5.31, 99.6; 5.11, 100.8; 4.91, 99.4; 4.56, 97.3; 4.64, 104.2; 4.54, 103.4; 4.44, 102.6; 4.44, 104.1의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함함;
    (v) 아라비노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.22, 93.2; 5.13, 93.2; 5.29, 96.0; 5.26, 97.2; 5.12, 96.6; 5.18, 99.6; 5.06, 99.2; 4.99, 100.0; 5.26, 101.9; 5.06, 102.1; 4.55, 97.4; 4.54, 105.2; 4.50, 105.5; 4.38, 103.9의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함함;
    (vi) 람노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.21, 93.2; 5.10, 94.5; 4.85, 94.1; 5.01, 95.8; 5.35, 100.5; 5.15, 102.2; 5.04, 102.9; 4.78, 97.9; 4.71, 99.0; 4.72, 101.0의 1H 이동(ppm) 및 13C 이동(ppm) 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함함;
    (vii) 만노스를 포함하는 글리칸의 경우, 상기 피크는 5.37, 93.0; 5.16, 94.6; 4.88, 94.2; 5.39, 101.7; 5.24, 101.9; 5.13, 102.8; 5.03, 102.7; 5.24, 105.6; 5.09, 108.0; 4.88, 94.2; 4.89, 100.0; 4.70, 101.1의 1H 이동(ppm) 피크 및 13C 이동(ppm) 피크 또는 상응하는 피크로부터 선택된 적어도 2개의 1H-13C HSQC 피크를 포함함.
  140. 약제학적 키트로서,
    i) 제118항 내지 제139항 중 어느 한 항의 약제학적 조성물,
    ii) 폴리페놀의 제제, 프로바이오틱 박테리아의 제제, 약물 또는 치료제, 및 식이 성분의 군으로부터 선택된 적어도 제2 구성성분,
    iii) 지시서, 및
    ii) 패키징을 포함하는, 약제학적 키트.
  141. 본 명세서에 기술된 임의의 실시형태의 방법.
  142. 본 명세서에 기술된 임의의 실시형태의 조성물.
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