KR20200015523A - 유전자의 노린 유도 발현 및 질환을 치료하기 위한 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
유전자 CASP3 및 THBD의 발현을 증가시키고, 유전자 COL18A1, CPB2, NPR1, OCLN, BMP2, CLCL6, IL12B, SELPLG, CX3CL1, CASP3, THBD, COL18A1, CPB2, NPR1, CLDN5, CLD3, PIGF, BDNF, CNTF, VEGF-A, CAM-1, PGF, FOX-01, FOX-04, PDGFB, TGFA, HGF, VE-카데린 또는 PLAU의 발현을 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 결과적으로 이러한 유전자의 발현과 연관된 병태들이 치료된다. 카스파아제 3은 CASP3(GenBank 기관 승인번호: GCA_000001405.22)에 의해 암호화되며, 카스파아제 6 및 7을 절단하여 활성화하고; 이 단백질 자체는 카스파아제 8, 9 및 10에 의해 가공 및 활성화된다, 카스파아제 3은, 알츠하이머병 및 척추 손상 후 뉴런 사멸과 연관되어 있는 아밀로이드-베타 4A 전구체 단백질의 절단에 지배적으로 수반되는 카스파아제이다. 카스파아제 3은 세포자살에 연루되므로, CASP3의 상향조절은 기능장애 세포 제거를 유도하는데 이용될 수 있다.
Description
관련 출원
본 출원은 그 내용이 본원에 참조로 인용되어 있는 미국 가 명세서 특허출원 제62/501,940호(2017년 5월 5일 출원)의 우선권 이익을 주장한다.
본 발명의 분야
본 발명은, 일반적으로 조직, 예컨대 망막, 뇌 그리고 말초 혈관에 노린(norrin) 단백질을 적용하여 이러한 조직에서의 유전자 발현을 조절하는 방법; 구체적으로 질환을 치료하는데 유효한 유전자 조절을 달성하는 방법에 관한 것이다.
망막병증은 시야 결손(vision impairment)을 유발할 수 있는, 눈의 망악에 일어나는 임의의 손상이다. 망막병증은 종종 망막혈관질환, 또는 비정상 혈류에 의해 유발되는 망막 손상을 지칭한다. 종종 당뇨병 또는 고혈압에서 보이는 바와 같은 망막병증, 또는 미숙아의 경우에는 미숙아 망막병증(ROP)은 눈이 보이는 전신질환에 대한 징후이기도 하다.
망막병증 또는 망막혈관질환은 넓게는 증식성 유형 및 비 증식성 유형으로 분류될 수 있다. 이러한 망막병증 유형 둘 다는 정상이었던 망막으로의 혈류를 상이한 기작을 통해 변경시킴으로써 질환을 일으킨다. 망막은 망막중심동맥에서 뻗어나오는 작은 분지 혈관들에 의해 공급된다. 증식성 망막병증이란, 비정상적 혈관 성장에 의해 유발되는 손상을 지칭한다. 보통 혈관신생(angiogenesis)은 자연에서 발생하는 조직 성장 및 형성의 한 부분으로서, 이 혈관신생은 기존의 혈관들로부터 새로운 혈관이 형성되는 생리적 과정이다. 혈관신생이 과다하게 진행되거나 그 속도가 비정상적으로 빠르면, 신혈관화(neovascularization)라 칭하여지는 혈관의 과 성장이 일어나게 되는데, 과 성장한 혈관은 종종 망막조직 관류시 무효하고, 약하며, 손상되기 쉽다. 이처럼 약하고 손상되기 쉬운 혈관은 또한 종종 누출을 일으키기도 하여, 유체, 단백질 및 기타 파편들이 유출되어 망막으로 들어가도록 허용할 수 있다. 과 성장한 혈관은 또한 강도가 떨어져서 출혈을 일으키기 쉬운 경향을 보인다. 비 증식성 유형의 경우, 혈관 자체의 직접적인 손상 또는 기능저하로 말미암아 망막으로의 비정상적 혈류가 초래된다. 비 증식성 손상의 공통된 원인 다수로서는 고혈압성 망막병증, 미숙아 망막병증, 방사선 망막병증, 태양광 망막병증, 그리고 겸상적혈구질환과 연관된 망막병증을 포함한다.
다양한 망막병증으로 말미암은 허혈 조직에서의 산소 및 영양소 결핍을 보완하기 위해, 투과성과 관련된 시토카인은 과도하게 상향조절된다.
다양한 염증성 질환은 누출 유도성 부종에 의해 특징지어진다. 이러한 부종은 세포 수준에서 상피 세포와 내피 세포 사이의 연접 기능저하와 연관되어 있다. 이러한 유형의 염증과 관련된 그러한 기작 한 가지는, 투과성과 연관된 시토카인의 과도한 상향조절에 의해 산소와 영양소 결핍을 보완하는 허혈 조직에서의 기작이다. 혈관 내피 성장 인자(VEGF)의 과 발현은 세포 대 세포 접착 분자, 예컨대 VE-카데린(VE-cadherin) 및 클로딘-5(claudin-5) 고갈로 말미암은 혈관 투과성 증가를 초래한다. 크론병(Crohn' s disease)과 염증성 장질환은 밀착 연접 기작의 실패로 말미암아 진행되는 것으로 확인되었다(JD Schulzke et al. Ann N Y Acad Sci. 2009 May; 1165:294-300. doi: 10.1111).
내피 밀착 연접은 다수의 조직, 예컨대 혈관 및 뇌에서 발견되고, 혈관벽의 내피성 내막은 혈관 및 말초혈관 구획들 사이의 계면에 존재하는 제어 투과성 장벽을 형성한다. 비록 내피는 상기 구획 2개를 완벽하게 격리하는 효율적인 장벽으로서의 역할을 하지만, 이는 또한 장벽 내강에서 멀리 떨어져 있는 면과 내강 면 사이에서 용질과 물의 선택적 교환을 허용하는 투과성 필터로서의 역할도 할 수 있다. 밀착 연접 실패로 말미암은 평형 기능의 파괴는, 혈관조직, 림프계 및 뇌의 여러 가지 염증성 병태를 초래한다. 이러한 병태는 보통 스테로이드성 소염제 또는 비스테로이드성 소염제로 치료되지만, 이와 같은 기존의 치료제는 효능과 부작용의 관점에서 한계가 있다.
뿐 아니라 다수의 암은 오로지 혈관 내피 성장 인자(VEGF)에 의해 전파되는 혈관신생을 통해서만 진행된다. 또한, 종양의 전이에서는 이러한 세포들이 순환하며 이동하는 것을 허용하는, 세포들 사이의 연접 이완(junction loosening)이 반드시 일어나야 한다.
상피층과 내피층은 유기체의 순환계와 조직 사이에서의 이온 및 분자의 이동을 위한 교환이 일어나는 부위일 뿐만 아니라, 이러한 이동에 대한 장벽이기도 한 부위이다. 인접 상피 세포와 내피 세포 사이의 복합작용으로서는 밀착 연접 및 접착 연접을 포함한다. 척추동물 상피 세포와 내피 세포는 접착 연접과, 이 접착 연접의 첨단에 존재하는 밀착 연접을 보인다. 밀착 연접은 상피 및 내피 분극시 이를 준비하는 역할을 하며, 세포 내 공간을 통한 용질 확산에 대해 첨단-측면 장벽(apico-lateral barrier)을 확립한다(대문 기능). 밀착 연접은 또한 첨단막 및 기저측막 사이에서의 지질 및 막 단백질의 이동을 제한한다(울타리 기능). 밀착 연접은 막내 원섬유의 망상조직을 포함하는, 질서가 매우 잘 잡힌 막 접착 부위이다. 밀착 연접은 경막 단백질, 예컨대 오클루딘, 클로딘-5 및 연접 접착 분자(Junctional Adhesion Molecules; JAM) 및 다수의 세포질 주변 단백질을 포함한다. 이것들은 종래 기술 도면인 도 1에 도식적으로 보였다. 경막 단백질은 세포-세포 접착을 매개하는 한편, 시토졸 밀착 연접 반(plaque)은 내재하는 세포골격에 밀착 연접 경막 단백질을 연결해주는 다양한 유형의 단백질(예컨대 PDZ 단백질, 예컨대 ZO(Zona Occludens) 과)을 함유한다. 이러한 어댑터는 또한 조절 단백질, 예컨대 단백질 키나아제, 포스파타아제, 소 GTP아제 및 전사 인자를 밀착 연접에 보충해 주기도 한다. 결과적으로 구조 단백질(액틴 및 스펙트린)과 조절 단백질(액틴 결합 단백질, GTP아제 및 키나아제)은 경막 단백질과 병치되어 있다. 이러한 단백질 발판작업(scaffolding)은 질서가 매우 잘 잡힌 구조들, 예컨대 상피 세포 분극, 증식 및 분화를 조절하는 신호전달 패치 또는 연접 복합체의 조립을 촉진한다. 이러한 발판작업은 또한 망막색소상피에서도 유효하다.
눈 혈관조직의 증가한 투과성은 부종을 초래할 수 있다. 부종 원인, 예컨대 당뇨병에 대한 임상적 특징이 연구된 바 있지만, 망막 혈관조직의 약해진 세포간 연접을 다루는 데에는 관심이 거의 기울여지지 않았다. 혈관조직 누출과 연관된 부종은 합병증, 예컨대 황반 부종 및 삼출성 망막 박리를 일으킬 수 있다.
상피, 예컨대 망막 색소 상피는 순환계 혈액을 다른 조직과 격리하는 역할을 한다. 상피는 유기체의 순환계와 조직 사이에서의 이온 및 분자의 이동을 위한 교환이 일어나는 부위일 뿐만 아니라 이러한 이동에 대한 장벽이기도 한 부위이다. 인접 세포들 사이의 복합 작용으로서는 밀착 연접 및 접착 연접을 포함한다. 척추동물 상피 세포는 접착 연접의 첨단에 존재하는 밀착 연접을 보인다. 밀착 연접은 상피 분극시 이를 준비하는 역할을 하며, 세포 내 공간을 통한 용질 확산에 대해 첨단-측면 장벽을 확립한다(대문 기능). 밀착 연접은 또한 첨단막 및 기저측막 사이에서 지질과 막 단백질의 이동을 제한한다(울타리 기능). 밀착 연접은 막내 원섬유의 망상조직을 포함하는, 질서가 매우 잘 잡힌 막 접착 부위이다. 밀착 연접은 경막 단백질, 예컨대 오클루딘, 클로딘-5 및 연접 접착 분자(JAM) 및 다수의 세포질 주변 단백질을 포함한다. 이것들은 종래 기술 도면인 도 1에 도식적으로 보였다. 경막 단백질은 세포-세포 접착을 매개하는 한편, 시토졸 밀착 연접 반은 내재하는 세포골격에 밑착 연접 경막 단백질을 연결해주는 다양한 유형의 단백질(예컨대 PDZ 단백질, 예컨대 ZO(Zona Occludens) 과)을 함유한다. 이러한 어댑터는 또한 조절 단백질, 예컨대 단백질 키나아제, 포스파타아제, 소 GTP아제 및 전사 인자를 밀착 연접에 보충해 주기도 한다. 결과적으로 구조 단백질(액틴 및 스펙트린) 및 조절 단백질(액틴 결합 단백질, GTP아제 및 키나아제)은 경막 단백질과 병치되어 있다. 이러한 단백질 발판작업은 질서가 매우 잘 잡힌 구조들, 예컨대 상피 세포 분극, 증식 및 분화를 조절하는 신호전달 패치 또는 연접 복합체의 조립을 촉진한다. 이러한 발판작업은 또한 망막색소상피에서도 유효하다.
VEGF는 핵심 내피 세포 접착 분자, 즉 VE-카데린의 빠른 내포작용(endocytosis)을 유도함으로써 혈관의 투과성을 유도하고, 이로써 내피의 장벽 기능을 무너뜨린다. 이 과정은 Vav2(구아닌 뉴클레오티드 교환 인자)의 Src-의존적 인산화(보이지 않음)를 통하여 VEGFR에 의해 소 GTP아제, 즉 Rac이 활성화됨으로써 개시된다. 종국에 Rac 활성화는 VE-카데린의 세포 내 미부에 매우 잘 보존된 모티프의 p21-활성화 키나아제(PAK)-매개 인산화를 촉진한다. 이는 세포간 연접의 해체를 초래한다(Gavard et al., Nat Cell Biol. 2006 Nov;8(11): 1223-34. Epub 2006 Oct 22).
비 변형 밀착 연접과 함께 정상적으로 기능을 발휘하는 망막 색소 상피 세포(도 1의 좌측 패널에 보임)에서, VEGF는 자체의 대응 수용체 VEGFR에 결합하지 않고, 클로딘-5는 핵 내에서 이 클로딘-5를 암호화하는 유전자로부터 정상적으로 발현되어, 소포체에 의해 가공된다. 오클루딘, 클로딘-5 및 JAM은 함께 기능성 밀착 연접을 이루고, VE-카데린은 접착 연접을 이루어 이를 체계화한다.
이와는 대조적으로, 도 1의 우측 패널에 보인 바와 같이 VEGF가 VEGFR에 결합하면, Src/Rac/Pak 복합체는 베타-카테닌에 작용하여, 접착 연접을 탈안정화한다. 이와 같이 진행되는 캐스케이드는 클로딘-5 발현과 조립을 방해하여, 밀착 연접 구조의 소실을 초래하는 것으로 생각된다. 도 2는 다양한 유전자와, 각각의 유전자들이 혈액 망막 장벽 일체성(BRB)에 미치는 잠재적 영향력에 관한 종래 기술의 연구를 보여주는 표이다.
노리병(Norrie disease) 단백질 또는 X-연관 삼출성 유리체망막병증 2 단백질(EVR2)이라고도 공지된 노린(norrin)은 인간에서 NDP 유전자에 의해 암호화되는 단백질이다. 노린 단백질은 척추동물 망막 혈관의 발달을 조절하고, 귀의 중요한 혈관을 제어하는 신호를 유도한다. 노린은 프리즐드 4(Frizzled 4)와 큰 친화성으로 결합한다(노린은 프리즐드 수용체 하위유형 4(Fz4)에 대한 리간드임). 노린은 나노몰 단위의 친화성으로 Fz4에 결합하고(Xu, et al, Cell, 2004; 116:883-895; Clevers, Curr Biol, 2004; 14:R436-437; Nichrs, Dev Cell, 2004; 6:453-454)), 프리즐드 4 녹아웃(knockout) 마우스는 망막 혈관의 비정상적인 발달을 보인다.
노린과 Fz4의 상호작용은 세포 표면 수용체 LRP5에 의존적이다(Xu, 2004). 프리즐드 수용체는 β-카테닌 고전적 신호전달 경로에 연계된다. 프리즐드 수용체 결합을 통한 글리코겐 합성효소 키나아제(GSK) 3β 및 액신의 비활성화는 β-카테닌을 안정화하고, 추후 세포 핵 내에 β-카테닌이 축적되게 만들어, Gl-S-기 전이에 중요한 표적 유전자, 예컨대 사이클린 Dl 또는 c-Myc의 변환을 활성화한다(Willert et al., Curr Opin Genet Dev, 1998; 8:95-102). 노린 활성이 억제되면, 안 질환과 연관된 혈관신생이 방지되는 것이 확인되었다(US 2010/0129375).
지적된 바와 같이, 증식성 망막병증의 전형적 특징은 혈관의 투과성을 초래하는 과도한 VEGF 발현이다. VEGF는, 세포 대 세포 연접 단백질을 직접 인산화하고, 연접 단백질을 분해하는 효소의 발현을 증가시키며, 단핵구가 혈관 내막에 부착하는 것을 허용하는, 백혈구 접착을 유도함으로써 혈액 망막 장벽(BRB)을 파괴하기 시작한다. Wnt 신호전달 리간드인 노린을 이용한 실험은, 노린이 혈관을 안정화하여, OIR 마우스 모델 망막에서 BRB를 복구시킬 수 있음을 보였다. 리간드는 생물학적 용도로 사용되는 생물분자와 복합체를 형성하는 물질이다. 단백질-리간드 결합에서, 리간드는 일반적으로 표적 단백질상 어떤 부위에 결합함으로써 신호를 발생시키는 분자이다. 결합은 통상 표적 단백질의 입체구조 변화를 초래한다. Wnt 신호전달 경로는, 신호를 세포 표면 수용체를 통과시켜 세포에 도입하는 단백질들로 구성된 신호전달 경로의 한 군이다. Wnt 신호전달 경로 3가지, 즉 고전적 Wnt 경로, 비고전적 평면 세포 분극 경로, 그리고 비고전적 Wnt/칼슘 경로가 특성규명되었다. 이들 경로 3가지는 모두 Wnt-단백질 리간드가, 디셸브드 단백질(dishevelled protein)에 대한 생물학적 신호를 통과시켜 세포 내부에 도입하는 프리즐드 과 수용체에 결합함으로써 활성화된다.
혈액 망막 장벽(BRB)의 복구에 관한 증거는 망막 내피 세포들을 연결하는 연접 단백질, 예컨대 클로딘 및 VE-카데린을 재정립함으로써 확인되고, 고전적 Wnt 신호전달은 밀착 연접 단백질의 발현을 직접 상향조절할 수 있긴 하지만, 이는 장벽 복구를 완벽하게 해결해주지 못한다. 더욱이, 증식성 망막병증(PR)은 BRB 파괴를 초래하고, 항 VEGF는 증식을 억제한다고 공지되어 있긴 하지만, 망막 장벽에 대한 항 VEGF 효과는 오로지 일시적인 것일 뿐이다. 게다가 노린 단백질은 눈의 누출성 혈관조직과 연관된 부종을 치료함에 있어 연루되지 않지만, 노린과 함께 혈관 안정화에 기여할 수 있는 경로를 확정할 필요는 여전히 있다. 그러나 노린에의 노출로 말미암아 그 발현이 조정되는 기타 유전자는 아직까지 공지되어 있지 않다.
따라서 노린을 투여함으로써 유전자 발현을 조절하는 것과, 어떤 질환과 연관된 해당 질환의 치료를 위한 방법, 예컨대 혈관조직 누출과 연관된 망막 부종을 치료하기 위한 방법은 여전히 필요한 실정이다. 뿐 아니라 증식성 망막병증은 혈액 망막 장벽(BRB) 파괴를 초래하고, 항 VEGF는 증식을 억제하긴 하지만, 이 항 VEGF의 망막 장벽에 대한 효과는 단지 일시적일 뿐이다. 따라서 장기간의 효능이 개선된 치료법이 필요하다.
혈관조직을 노린에 노출시키는 단계와, 노린이 BMP2, CLCL6, IL12B, SELPLG, CX3CL1, CASP3, THBD, COL18A1, CPB2, NPR1, CLDN5, CLD3, PIGF, BDNF, CNTF, VEGF-A, CAM-1, PGF, FOX-01, FOX-04, PDGFB, TGFA, HGF, VE-카데린 또는 PLAU 유전자 적어도 하나의 유전자 발현을 조정하도록 충분한 시간을 허용하는 단계를 포함하는, 혈관조직 장벽을 치료하는 방법이 제공된다.
본 발명의 이와 같은 측면들과 기타 측면들은 첨부된 도면들, 그리고 이하의 발명의 상세한 설명에서 설명될 것이다.
도 1은 강조하여 표시된 세포 내 임의의 경로에서 경로를 변화시키는 VEGF의 기능을 보여주는 도면으로서, 비 변형 세포 연접을 가지는 세포(좌측 패널)와, 약화되었거나 파괴된 세포 연접을 가지는 세포(우측 패널)에 관한 종래 기술의 모식도이고;
도 2는 다양한 유전자와, 각각의 유전자가 혈액 망막 장벽 일체성에 잠재적으로 미치는 영향력에 관한 종래 기술에 따른 연구를 보여주는 표이며;
도 3은 VE-카데린 및 클로딘-5의 세포 내 발현을 유도함에 있어 본 발명의 효능이 발휘될 수 있는 경로에 관한 모식도이고;
도 4는 본 발명의 효능을 평가하기 위한 단계들의 모식도이며;
도 5는 "인간 혈관신생 성장 인자"를 검정하기 위해 구성된 어레이를 도시하고;
도 6은 "인간 내피 세포 생물학"을 검정하기 위해 구성된 어레이를 도시하며;
도 7은 배지만이 존재할 때(좌측 상단 패널), VEGF(배지 1 ml당 100 ng)에 노출되었을 때(우측 상단 패널), 노린(배지 1 ml당 250 ng)에 노출되었을 때(좌측 하단 패널), 그리고 VEGF(배지 1 ml당 100 ng)와 노린(배지 1 ml당 250 ng) 둘 다에 노출되었을 때(우측 하단 패널), 그로부터 24시간 후 VE-카데린에 대해 면역 염색된(세포 주위 경계, 그린색) 인간 망막 미세혈관 내피 세포(HRMEC)의 형광 현미경사진(배율: 20배)을 보여주는 것이고;
도 8은 배지만 존재할 때(좌측 상단 패널), VEGF(배지 1 ml당 100 ng)에 노출되었을 때(우측 상단 패널), 노린(배지 1 ml당 250 ng)에 노출되었을 때(좌측 하단 패널), 그리고 VEGF(배지 1 ml당 100 ng)와 노린(배지 1 ml당 250 ng) 둘 다에 노출되었을 때(우측 하단 패널), 그로부터 24시간 후 클로딘-5에 대해 면역 염색된(세포 주위 경계, 그린색) HRMEC의 형광 현미경사진(배율: 40배)을 보여주는 것이며;
도 9는 첨가물이 없을 때, VEGF가 첨가되었을 때, 노린이 첨가되었을 때, 또는 VEGF 및 노린의 조합이 첨가되었을 때, 그로부터 24시간 후 HRMEC 단일층 내 클로딘-5의 mRNA 발현에 관한 정규화 막대 그래프(노린이 클로딘-5 발현을 복구시키는 것을 보여줌)이고;
도 10은 눈에 주사되지 않은 마우스(좌측 패널)과 눈에 노린이 주사된 마우스(우측 패널)의 산소 유도성 망막병증(OIR) 모델 눈에서의 에반스 블루 누출을 보여주는 망막 현미경사진이며[단, 이 영상들은 노린 주사후 3일 경과시에 촬영한 것으로서, 밝은 부위(백색)는 혈관 누출이 일어났음을 보여주는 것이고, 주사된 눈은 모세혈관 망상조직이 보존되었음을 보여줌];
도 11a 및 도 11b는 상이한 처리 조건하에서 클로딘-5와 VE-카데린 각각의 상대적 발현을 보여주는 막대 그래프이고;
도 12a 및 도 12b는 상이한 처리 조건하에 7시간 및 24시간 경과시 골형성단백질 2(BMP2)의 상대적 발현을 각각 보여주는 막대 그래프이며;
도 13a 및 도 13b는 상이한 처리 조건하에 7시간 및 24시간 경과시 간세포 성장 인자(HGF)의 상대적 발현을 각각 보여주는 막대 그래프이다.
도 1은 강조하여 표시된 세포 내 임의의 경로에서 경로를 변화시키는 VEGF의 기능을 보여주는 도면으로서, 비 변형 세포 연접을 가지는 세포(좌측 패널)와, 약화되었거나 파괴된 세포 연접을 가지는 세포(우측 패널)에 관한 종래 기술의 모식도이고;
도 2는 다양한 유전자와, 각각의 유전자가 혈액 망막 장벽 일체성에 잠재적으로 미치는 영향력에 관한 종래 기술에 따른 연구를 보여주는 표이며;
도 3은 VE-카데린 및 클로딘-5의 세포 내 발현을 유도함에 있어 본 발명의 효능이 발휘될 수 있는 경로에 관한 모식도이고;
도 4는 본 발명의 효능을 평가하기 위한 단계들의 모식도이며;
도 5는 "인간 혈관신생 성장 인자"를 검정하기 위해 구성된 어레이를 도시하고;
도 6은 "인간 내피 세포 생물학"을 검정하기 위해 구성된 어레이를 도시하며;
도 7은 배지만이 존재할 때(좌측 상단 패널), VEGF(배지 1 ml당 100 ng)에 노출되었을 때(우측 상단 패널), 노린(배지 1 ml당 250 ng)에 노출되었을 때(좌측 하단 패널), 그리고 VEGF(배지 1 ml당 100 ng)와 노린(배지 1 ml당 250 ng) 둘 다에 노출되었을 때(우측 하단 패널), 그로부터 24시간 후 VE-카데린에 대해 면역 염색된(세포 주위 경계, 그린색) 인간 망막 미세혈관 내피 세포(HRMEC)의 형광 현미경사진(배율: 20배)을 보여주는 것이고;
도 8은 배지만 존재할 때(좌측 상단 패널), VEGF(배지 1 ml당 100 ng)에 노출되었을 때(우측 상단 패널), 노린(배지 1 ml당 250 ng)에 노출되었을 때(좌측 하단 패널), 그리고 VEGF(배지 1 ml당 100 ng)와 노린(배지 1 ml당 250 ng) 둘 다에 노출되었을 때(우측 하단 패널), 그로부터 24시간 후 클로딘-5에 대해 면역 염색된(세포 주위 경계, 그린색) HRMEC의 형광 현미경사진(배율: 40배)을 보여주는 것이며;
도 9는 첨가물이 없을 때, VEGF가 첨가되었을 때, 노린이 첨가되었을 때, 또는 VEGF 및 노린의 조합이 첨가되었을 때, 그로부터 24시간 후 HRMEC 단일층 내 클로딘-5의 mRNA 발현에 관한 정규화 막대 그래프(노린이 클로딘-5 발현을 복구시키는 것을 보여줌)이고;
도 10은 눈에 주사되지 않은 마우스(좌측 패널)과 눈에 노린이 주사된 마우스(우측 패널)의 산소 유도성 망막병증(OIR) 모델 눈에서의 에반스 블루 누출을 보여주는 망막 현미경사진이며[단, 이 영상들은 노린 주사후 3일 경과시에 촬영한 것으로서, 밝은 부위(백색)는 혈관 누출이 일어났음을 보여주는 것이고, 주사된 눈은 모세혈관 망상조직이 보존되었음을 보여줌];
도 11a 및 도 11b는 상이한 처리 조건하에서 클로딘-5와 VE-카데린 각각의 상대적 발현을 보여주는 막대 그래프이고;
도 12a 및 도 12b는 상이한 처리 조건하에 7시간 및 24시간 경과시 골형성단백질 2(BMP2)의 상대적 발현을 각각 보여주는 막대 그래프이며;
도 13a 및 도 13b는 상이한 처리 조건하에 7시간 및 24시간 경과시 간세포 성장 인자(HGF)의 상대적 발현을 각각 보여주는 막대 그래프이다.
본 발명은 유전자 CASP3 및 THBD의 발현을 증가시키고; 유전자 COL18A1, CPB2, NPR1, OCLN 및 PLAU의 발현은 감소시키는 방법으로서 유용성을 가진다. 결과적으로 이러한 유전자의 발현과 연관된 병태들이 치료된다.
특히 카스파아제 3은 CASP3(GenBank 기관 승인번호: GCA_000001405.22)에 의해 암호화되며, 카스파아제 6 및 7을 절단하여 활성화하고; 이 단백질 자체는 카스파아제 8, 9 및 10에 의해 가공 및 활성화된다, 카스파아제 3은, 알츠하이머병 및 척추 손상 후 뉴런 사멸과 연관되어 있는 아밀로이드-베타 4A 전구체 단백질의 절단에 지배적으로 수반되는 카스파아제이다. 카스파아제 3은 세포자살에 연루되므로, CASP3의 상향조절은 기능장애 세포 제거를 유도하는데 이용될 수 있다.
THBD 유전자는 트롬보모듈린(TM), 즉 내피 세포 표면에 발현되고 트롬빈에 대해 보조인자로서 역할을 하는 내재성 막 단백질을 암호화한다. 이는 트롬빈을 항응고 효소로 전환시켜줌으로써 응혈 촉진성 효소에 의한 혈액 응고를 줄여준다. 트롬보모듈린은 또한, 인간 중피 세포, 단핵구 및 수지상 세포 하위세트에서 발현된다. 이의 발현 증가는, 수술, 유전적 과 응고장애. 당뇨병 또는 심혈관질환과 연관된 응혈 효과를 제한하는데 사용된다.
SERPINE1 유전자는, 내피 플라스미노겐 활성인자 억제인자라고도 공지된 플라스미노겐 활성인자 억제인자-1(PAI-1) 또는 세르핀 E1을 암호화하고, 이 단백질은 조직 플라스미노겐 활성인자(tPA) 및 유로키나아제(uPA), 즉 플라스미노겐의 활성인자의 주요 억제인자로서 작용하므로, 섬유소용해현상을 초래한다. 그러므로 노린 투여와 연관된 이들 유전자의 발현 증가는 섬유소용해를 증가시키는데 임상적으로 유효하다.
COL18A1 유전자는 콜라겐 알파-1(XVIII) 사슬을 암호화한다. 이 콜라겐은 비콜라겐성 도메인이 중간에 끼어있는 다수의 삼중 나선 도메인(콜라겐성 도메인)을 함유하는 세포외 기질 단백질인 멀티플렉신(multiplexin) 중 하나이다. 단백분해로 인해 생성된 XVIII형 콜라겐의 C-말단 단편은 엔도스타틴, 즉 유효한 항혈관신생 단백질인데, 결과적으로 노린 투여를 통한 이의 발현 감소는, 노인성 황반 변성 및 증식성 망막병증에서 관찰되는 바와 같은 혈관신생시의 과도한 혈관 성장을 제한하는데 유효하다.
CPB2 유전자는 카복시펩티다아제-2를 암호화하는데, 이 카복시펩티다아제-2가 Arg92 잔기에서 트롬빈/트롬보모듈린 복합체에 의한 단백분해에 의해 활성화되면, 카복시펩티다아제 활성을 보인다. 활성화된 카복시펩티다아제-2는 섬유소용해를 줄여주므로, CPB2의 발현 감소는 혈관 누출 및 출혈을 감소시키는 것과 연관된다.
NPR1 유전자는 나트륨이뇨성 펩티드 수용체 A/구아닐레이트 사이클라아제 A(아트리오나트륨이뇨성(atrionatriuretic) 펩티드 수용체 A)를 암호화하고, 이 수용체의 수준과 활성은, 펩티드계 호르몬인 심방 나트륨이뇨성 펩티드(ANP)와 뇌 나트륨이뇨성 펩티드(BNP)의 상이한 조직에서의 생물학적 효과가 주로 염과 물의 항상성 유지를 지향하는 쪽으로 발휘되도록 결정짓는다. 결과적으로 이 유전자의 하향조절은 혈관 누출을 감소시키는데 연루되어 있다.
PLAU 유전자는 세포외 기질의 분해에 수반되는 세린 프로테아제(EC 3.4.21.73)를 암호화하고, 플라스미노겐 내 Arg-Val 결합의 특이적 절단에 의해 플라스미노겐을 플라스민으로 전환함에 있어 활성을 보인다. 결과적으로 이 유전자의 하향조절은 내피 세포 누출을 치료하는데 연루되어 있다.
유전자 BMP2, CLCL6, IL12B, SELPLG, CX3CL1, CASP3, THBD, COL18A1, CPB2, NPR1, CLDN5, CLD3, PIGF, BDNF, CNTF, VEGF-A, CAM-1, PGF, FOX-01, FOX-04, PDGFB, TGFA, HGF, VE-카데린은 모두 망막 발현에 공통된 유전자들의 종래 명칭들을 나타낸다.
특정의 작동 이론에 국한되고자 하지 않을 때, 망막 상피 세포의 프리즐드-4 수용체와 노린 단백질의 결합은 베타-카테틴의 분해를 제한하므로, 이후 베타-카테틴은 축적되어 상피 세포 핵에 편재화되고, 그 다음 TCF/LEF(T 세포 인자/림프 증강 인자)와 함께 유전자 변환을 통한 세포 반응을 유도한다. 그 다음, 클로딘-5 및 VE-카데린 유전자는 전사되고, 소포체를 통해 대응 단백질이 생성된다. 이로써 생성된 단백질은 기능 저하 세포 연접을 수복한다. 이는 도 3에 도식적으로 도시되어 있다. 클로딘-5 및 VE-카데린 단백질은 또한 본 발명의 임의의 구현예들에서 실험을 통한 연구에 의해 획득되거나 사용되기도 한다.
하기 정의들은 본 발명의 이해를 도모하기 위해 본원에 사용되고 있다.
"투여"는 본원에서 노린 단백질 또는 노린을 함유하는 조성물을 대상체 망막에 제공하는 수단으로서 정의된다. 이러한 투여는, 예컨대 경구, 경막(예컨대 구강점막), 주사(예컨대 피하, 정맥내, 비경구, 복막내, 안내), 흡입(예컨대 경구 또는 비강), 또는 국소(예컨대 점안액, 크림 등)(이에 한정되는 것은 아님)와 같은 임의의 경로에 의해 이루어질 수 있다. 물론 약학 제제는 각각의 투여 경로에 적합한 형태로 제공된다.
"변경"이란, 당 분야에 공지된 표준적 방법(예컨대 본원에 기술된 방법들)에 의해 검출되는 바와 같은, 유전자 또는 폴리펩티드의 발현 수준 또는 활성의 변화(증가 또는 감소)를 의미한다. 본원에 사용된 바와 같은 "변경"은 적어도 10%의 발현 수준 변화, 바람직하게 25%의 발현 수준 변화, 더욱 바람직하게 40%의 발현 수준 변화, 그리고 가장 바람직하게 50% 이상의 발현 수준 변화를 포함한다.
"유사체"란, 노린 단백질의 기능상 또는 구조상 특징들과 동일하지는 않지만 유사한, 기능상 또는 구조상 특징들을 가지는 분자를 의미한다. 예를 들어 폴리펩티드 유사체는 대응하는 자연발생 노린의 생물 활성을 보유함과 아울러, 자연발생 폴리펩티드의 기능에 비하여 그 기능을 향상시키는 임의의 생화학적 변형을 가진다. 이러한 생화학적 변형은, 예를 들어 리간드 결합을 변경시키지 않고, 유사체의 프로테아제 내성, 가용성, 막 투과성 또는 반감기를 증가시킬 수 있었다. 유사체는 비자연발생 아미노산을 포함할 수 있다.
본 발명에서, "~를 포함하다(comprise)", "~를 포함하는(comprising)", "~를 함유하는(containing)" 및 "~를 가지는(having)" 등은, 미국 특허법이 이 용어들에 부여하는 의미를 가질 수 있고, "~를 포함하다(include)", "~를 포함하는(including)"등을 의미할 수 있으며; "본질적으로 ~으로 이루어진" 또는 "본질적으로 이루어진"도 유사하게 미국 특허법이 이 용어들에 부여하는 의미를 가질 수 있으며, 이 용어에는 제약이 없는 관계로, 언급된 용어의 의미 이상의 의미가 존재함으로 말미암아 언급된 용어가 가지는 기본적이거나 신규한 특징들이 바뀌지 않는 한, 이와 같이 언급된 용어가 가지는 의미 이상의 의미는 허용되나, 선행 기술에 의한 구현예들은 배제한다.
"대조군"이란, 표준 또는 기준인 입장에 있는 것을 의미한다.
"검출하다"란, 검출될 피분석물의 존재, 부재 또는 그 양을 동정하는 것을 지칭한다.
"검출 가능한 표지"란, 관심 분자와 결합할 때, 이 관심 분자를 분광학적, 광화학적, 생화학적, 면역화학적 또는 화학적 수단을 통해 검출 가능하게 만드는 조성물을 의미한다. 예를 들어 유용한 표지로서는 방사성 동위원소, 자성 비드, 금속 비드, 콜로이드성 입자, 형광 염료, 전자 농축 시약, 효소(예컨대 ELISA에서 통상 사용되는 효소), 바이오틴, 디곡시게닌 또는 햅텐을 포함한다.
"단편"이란, 노린의 일부분을 의미한다. 이 일부분은, 바람직하게 인간의 원산 노린 폴리펩티드를 이루는 133개 아미노산 잔기들이 보이는 전체 길이의 적어도 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90%를 함유한다. 단편은 아미노산을 40개, 50개, 60개, 70개, 80개, 90개, 100개, 110개, 120개, 130개 또는 심지어 133개 모두 포함한다.
"절단체(truncate)"는 40개 이상의 아미노산 잔기로 이루어진 노린 단백질의 폴리펩티드 말단이 절단된 노린 단편을 포함할 것이다.
"단리된 폴리펩티드"란, 자연에서 노린과 동반되어 발생하는 성분들로부터 분리된 노린의 폴리펩티드 유사체를 의미한다. 통상적으로 폴리펩티드가 자연에서 그것과 결합되어 존재하는 단백질 및 자연발생 유기 분자로부터 분리되어 적어도 60 중량%로 존재할 때 단리되었다고 한다. 바람직하게 제제에는 본 발명의 폴리펩티드가 적어도 75 중량%, 더욱 바람직하게 적어도 90 중량%, 그리고 가장 바람직하게 적어도 99 중량% 존재한다. 본 발명의 단리된 폴리펩티드는, 예를 들어 자연 공급원으로부터의 추출, 이러한 폴리펩티드를 암호화하는 재조합 핵산의 발현, 또는 단백질의 화학 합성에 의해 수득될 수 있다. 순도는 임의의 적당한 방법, 예컨대 컬럼 크로마토그래피, 폴리아크릴아미드 겔 전기영동 또는 HPLC 분석에 의해 측정될 수 있다.
노린은, 이하에 보인 바와 같은 NCBI 승인 번호 NP_000257.1에 대한 아미노산 동일성이 적어도 약 85%이고, 망막상피세포의 프리즐드-4 수용체와 결합하는 능력을 가지는 폴리펩티드 또는 이의 단편으로서 정의될 것이다.
gil45577891reflNP_000257.11 노린 전구체[호모 사피엔스]
본원에 사용된 바와 같이, "제제를 수득하는 것"에서와 같은 "수득하는 것"은 제제를 합성, 구입, 또는 획득하는 것을 포함한다.
"환자" 또는 "대상체"란 용어는, 치료, 관찰 또는 실험 대상인 동물을 지칭한다. 단지 예를 들자면, 대상체로서는 포유류, 예컨대 인간 또는 비인간 포유류, 예컨대 비인간 영장류, 소, 말, 개, 양 또는 고양이(이에 한정되는 것은 아님)를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
"약학적으로 허용 가능한"이란, 인간을 포함한 동물에서의 사용에 대해 연방 또는 주 정부의 규제기관에 의해 승인을 받았거나 승인받을 수 있는 경우, 또는 미국 약전 또는 기타 일반적으로 인지되는 약전에 나열된 경우를 지칭한다.
"약학적으로 허용 가능한 부형제, 담체 또는 희석제"란, 제제와 함께 대상체에 투여될 수 있고, 제제의 약리 활성을 무효화하지 않으며, 치료적 양만큼의 제제를 전달하는데 충분한 용량으로 투여될 때 무독성인 부형제, 담체 또는 희석제를 지칭한다.
본원에 제공된 범위들은 해당 범위 내에 속하는 값 모두에 대한 간략한 기재형식인 것으로 이해된다. 예를 들어 1 내지 50의 범위는, 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 또는 50으로 이루어진 군에 속하는 임의의 수, 수들의 조합 또는 종속 범위뿐만 아니라 전술된 정수들 사이에 오는 소수점 값 모두, 예컨대 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 및 1.9를 포함하는 것으로 이해된다. 종속 범위와 관련하여, 어떤 범위의 끝점 중 어느 하나로부터 확장되어 "내포된 종속 범위"가 특히 고려된다. 예를 들어 예시적 범위 1 내지 50의 내포된 종속 범위는 1 내지 10, 1 내지 20, 1 내지 30, 그리고 1 내지 40과 같은 한 방향으로의 종속 범위, 또는 50 내지 40, 50 내지 30, 50 내지 20, 그리고 50 내지 10과 같은 다른 한 방향으로의 종속 범위를 포함할 수 있다.
"감소시키다"란, 적어도 10%, 25%, 50%, 75% 또는 100%만큼의 음의 방향의 변경을 의미한다.
서열 동일성은 통상적으로 서열 분석 소프트웨어(예를 들어 위스콘신 대학 생물공학 센터(1710 University Avenue, Madison) Genetics Computer Group의 서열 분석 소프트웨어 패키지, Wis. 53705, BLAST, BESTFIT, GAP 또는 PILEUP/PRETTYBOX 프로그램)를 사용하여 측정된다. 이러한 소프트웨어는 다양한 치환, 결실 및/또는 기타 변형에 상동성의 정도를 할당함으로써 동일하거나 유사한 서열을 매칭(matching)한다. 보존적 치환은 통상적으로 다음과 같은 군들, 즉 글리신, 알라닌; 발린, 이소루신, 루신; 아스파르트산, 글루탐산, 아스파라긴, 글루타민; 세린, 트레오닌; 리신, 아르기닌; 그리고 페닐알라닌, 티로신 내에서의 치환을 포함한다. 동일성 정도를 확정하는 것에 대한 예시적 접근법에서, BLAST 프로그램이 사용될 수 있는데, 이 경우 확률 스코어 e3 내지 e100는 서열들이 밀접하게 관련됨을 나타낸다.
본원에 사용되는 바와 같은 "치료하다", "치료된", "치료하는 것" 및 "치료" 등의 용어는 BRB 기능저하와 연관된 질환 및/또는 증상을 감소 또는 경감시키는 것을 지칭한다.
통상적으로 치료적 유효 투여량은 화합물의 혈청 중 농도를 약 0.1 ng/ml로부터 약 50 μg/ml ~ 약 100 μg/ml으로 만들어야 한다.
내용 중 특별히 진술되어 있지 않거나 내용으로부터 명료하지 않은 한, 본원에 사용되는 바와 같은 "또는"이란 용어는 포괄적인 것으로 이해된다. 내용 중 특별히 진술되어 있지 않거나 내용으로부터 명료하지 않은 한, 본원에 사용되는 바와 같은 "한", "하나의" 및 "본"은 단수의 대상 또는 복수의 대상인 것으로 이해된다.
내용 중 특별히 진술되어 있지 않거나 내용으로부터 명료하지 않은 한, 본원에 사용되는 바와 같은 "약"이란 용어는, 당 분야에서 보통 관용되는 범위 이내, 예를 들어 평균의 표준 편차 2 이내로서 이해된다. "약"은 진술된 값의 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0.05% 또는 0.01% 이내로서 이해될 수 있다. 내용 중 특별히 진술되어 있지 않거나 내용으로부터 명료하지 않은 한, 본원에 제공된 모든 수치 값들은 "약"이라는 용어에 의해 수식될 수 있다.
노린은 세포외 공간에 분비되는 길이 133개 아미노산인 단백질이다. 주요 도메인 2개는 일반적인 노린 단백질 구조를 한정하는데: 신호 펩티드는 분자의 편재화를 유도하고; 시스테인-매듭 모티프(cysteine-knot motif)는 프리즐드-4 수용체 결합에 필요한 제3의 확증을 제공한다(Meitinger, T, et al, Nat Genet, 1993; 5:376-380; Berger, W, et al. Hum Mol Genet, 1996; 5:51-59). 프리즐드-4 수용체와의 결합 능력을 보유하는, 노린의 절단체 및 단편이 본원에서 유효하다. 본 발명의 몇몇 구현예들에서, 노린의 절단체 또는 단편은 시스테인-매듭 모티프를 보유한다.
시스테인-매듭 모티프의 중요성은 노린의 구조적 확증을 제공함에 있어 시스테인 잔기들간 이황화 결합에 관한 요건을 입증하는 컴퓨터 모델링에 의해 부각된다. 그러나 시스테인-매듭 모티프 이외의 영역에서의 돌연변이는 불완전한 단백질 폴딩을 초래하고, 결국에는 가족성 삼출 유리체망막병증(FEVR) 및 관련 유리체망막병증을 유발한다.
본 발명의 임의의 구현예들에서, 24개 잔기로 이루어진 노린의 N-말단 절단체는 하기 아미노산 서열을 가진다:
몇몇 단편과 절단체, 예컨대 서열 번호 2는 노린에 비해 가용성이 개선되었음이 발견되었다.
본 발명은 노린과 실질적으로 상동성이며, 프리즐드-4 수용체에 선택적으로 결합하는 능력을 여전히 보유하는 변이체 및 균등물을 추가로 포함한다. 이러한 것들은, 예를 들어 보존적 치환 돌연변이, 즉 하나 이상의 아미노산이 유사한 아미노산으로 치환되는 돌연변이를 함유할 수 있다. 예를 들어 보존적 치환이란, 어떤 아미노산이, 동일한 일반 군에 속하는 다른 아미노산으로 치환되는 것, 예를 들어 하나의 산성 아미노산이 다른 산성 아미노산으로, 하나의 염기성 아미노산이 다른 염기성 아미노산으로, 또는 하나의 중성 아미노산이 다른 중성 아미노산으로 치환되는 것을 지칭한다.
본 발명의 노린은 프리즐드-4 결합 특성을 보유하는 재조합 노린, 자연발생 노린 또는 합성 노린일 수 있다. 본 발명의 아미노산 서열 몇몇은 단백질의 구조나 기능에 유의미한 영향을 미치지 않고 변형될 수 있음은 당 분야에 인지될 것이다. 따라서 본 발명은 상당한 활성을 보이는 노린의 변형을 추가로 포함하는데; 이러한 돌연변이로서는 결실, 삽입, 도치, 반복 및 유형 치환(type substitution)을 포함한다. 본원에서 작동가능한 노린 돌연변이체는, 예시적으로 서열 번호 1에 비하여 아미노산 치환 R64E를 포함한다. 선택적으로 생물 활성인 펩티드는 서열 번호 1에 비한 다중 돌연변이체로서, T27A, S28A, S29A; P36A, R37A, R38A; Y120A, R121A, Y122A; H127A, E129A, E130A; 또는 이것들의 조합이다. 다중 돌연변이로 돌연변이된 임의의 아미노산은 단일 돌연변이로서 작동가능하다. 본원에 유효한 다른 서열 돌연변이는 문헌[Smallwood, P M, et al, J Biol Chem, 2007: 282:4057-4068]의 도 6a 또는 문헌[Ke, J et al. Genes& Dev. 2013: 27: 2305-2319]에 예시되어 있다. 상이한 아미노산 부위에 발생한 다른 돌연변이는 유사하게 작동가능한 것으로 이해되고 있다. 임의의 특정 부위에 보존된 아미노산의 돌연변이는, 바람직하게 글리신이나 알라닌으로 돌연변이됨도 또한 이해되고 있다. 임의의 중성 하전, 하전, 소수성, 친수성, 합성, 비자연발생, 비인간 또는 기타 아미노산으로의 돌연변이는 유사하게 작동가능함도 또한, 이해되고 있다.
본원에 개시된 예시적 폴리펩티드의 특징과 유사한 특징을 가지는 분자를 생성할 수 있거나 생성할 수 없는 변형 및 변화는, 선택적으로 본 발명의 화합물에 포함되는 노린 단백질의 (1차, 2차 또는 3차) 구조에서도 일어날 수 있다. 보존된 아미노산 염기들에서의 변화는 생성되는 단백질의 활성에 영향을 줄 가능성이 가장 큼이 이해되고 있다. 그러나 수용체 상호작용, 단백질 분해에 대한 내성 또는 단백질 분해 촉진, 세포 내 또는 세포외 트래피킹(trafficking), 분비. 단백질-단백질 상호작용, 번역후 변형, 예컨대 당화, 인산화 및 황산화 등에 대해 작동가능한 아미노산 변화는, 생리학적 활성을 변경 또는 유지하는 능력을 약간이나마 보유하면서 본 발명의 화합물의 활성 증가 또는 감소를 초래할 수 있음도 또한 이해되고 있다. 서열 내 다른 아미노산에 대한 임의의 아미노산 치환은 활성을 그다지 주목할만하게 상실하지 않으면서 일어나는 것으로 공지되어 있다.
이러한 변화를 발생시킴에 있어, 아미노산의 소수성 지수(hydropathic index)가 고려된다. 본 발명에 따르면, 임의의 아미노산은 소수성 지수가 유사한 다른 아미노산에 대해 치환될 수 있고, 그로 말미암아 여전히 유사한 생물 활성을 가지는 폴리펩티드가 생성된다. 소수성과 하전 특징들을 기반으로 각각의 아미노산에 소수성 지수가 할당된다. 이러한 지수들은 하기와 같다: 이소루신(+4.5); 발린(+4.2); 루신(+3.8); 페닐알라닌(+2.8); 시스테인/시스테인(+2.5); 메티오닌(+1.9); 알라닌(+1.8); 글리신(-0.4); 트레오닌(-0.7); 세린(-0.8); 트립토판(-0.9); 티로신(-1.3); 프롤린(-1.6); 히스티딘(-3.2); 글루타메이트(-3.5); 글루타민(-3.5); 아스파르테이트(-3.5); 아스파라긴(-3.5); 리신(-3.9); 및 아르기닌(-4.5).
특정의 이론에 국한되고자 하지 않을 때, 아미노산의 상대적 소수성 특징은 생성된 폴리펩티드의 2차 구조를 결정하고, 종국에는 다른 분자와 폴리펩티드의 상호작용을 한정하는 것으로 생각된다. 아미노산은 소수성 지수가 유사한 다른 아미노산에 의해 치환될 수 있고, 그로부터 여전히 기능상 균등한 폴리펩티드가 수득될 수 있음은 당 분야에 공지되어 있다. 이러한 변화에서 소수성 지수가 +/- 2 이내인 아미노산의 치환이 바람직하고, 소수성 지수가 +/- 1 이내인 아미노산의 치환이 특히 바람직하며, 소수성 지수가 +/- 0.5 이내인 아미노산의 치환이 더욱더 특히 바람직하다.
상기에 개략적으로 기술된 바와 같이, 아미노산 치환은 일반적으로 아미노산 측쇄 치환기의 상대적 유사성, 예를 들어 아미노산 측쇄 치환기의 소수성, 친수성, 하전량 및 크기 등을 기반으로 이루어진다. 상기 특징들 다수가 고려된 예시적 치환은 당 업자들에게 널리 공지되어 있으며, 하기의 경우들을 포함한다(원래 잔기: 예시적 치환): (Ala: Gly, Ser), (Arg: Lys), (Asn: Gin, His), (Asp: Glu, Cys, Ser), (Gin: Asn), (Glu: Asp), (Gly: Ala), (His: Asn, Gin), (He: Leu, Val), (Leu: He, Val), (Lys: Arg), (Met: Leu, Tyr), (Ser: Thr), (Thr: Ser), (Tip: Tyr), (Tyr: Trp, Phe), 그리고 (Val: He, Leu).
노린 및 유사체는 보통은 단백질의 일부가 아닌 추가의 화학기를 함유하도록 추가로 변형될 수 있다. 이처럼 유도체화된 기는 단백질의 가용성, 생물학적 반감기, 흡수성 또는 결합 친화성을 개선할 수 있다. 이 기는 또한 단백질의 바람직하지 않은 임의의 부작용 등을 줄이거나 없앨 수 있다. 이들 기에 대한 개관은 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 20th ed., Mack Publishing Co., Easton, PA (2000)]에서 찾아볼 수 있다.
본원에 기술된 단리 노린은 당 분야에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 이러한 방법은 직접 단백질 합성 방법으로부터, 단리된 폴리펩티드 사슬을 암호화하는 DNA 서열을 구성한 후, 이러한 서열을 형질전환된 적합한 숙주 내에서 발현시키는 방법에 이르기까지 다양하다. 몇몇 구현예들에서, DNA 서열은 재조합 기술이 이용되어 관심 야생형 단백질을 암호화하는 DNA 서열을 단리 또는 합성함으로써 구성된다. 선택적으로 서열은 자체의 기능성 유사체를 제공하는 부위 특이적 돌연변이유발법에 의해 돌연변이유발될 수 있다(Zoeller et al., Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 81 :5662-5066 (1984) 및 미국 특허 제4,588,585호).
본 발명에 따르면, 기능저하된 연접을 가지는 망막 상피 세포의 밀착 연접과 접착 연접은 노린, 이의 절단체 또는 단편 투여량만큼에 노출된다. 노린에 노출된 후의 세포는 입증할 수 있을 정도로 더 높은 수준의 세포성 연접 클로딘-5 및 VE-카데린을 가지게 된다. 그러므로 본 발명은 VEGF의 망막 및 맥락막 상피 세포에 대한 효과를 포함하여 시토카인의 망막 및 맥락막 상피 세포에 대한 효과를 역전시킨다. 이로써 기능저하 망막 또는 맥락막 상피 세포 연접과 연관된 망막 부종 및 망막 박리는 감소한다.
서열 번호 2의 노린 절단체는 10 ng/ml ~ 1000 ng/ml의 농도로 클로딘-5 및 VE-카데린의 세포 연접 수준을 증가시키는데 유효한 것으로 관찰된다.
본 발명은 또한 유효량만큼의 노린만을 포함하거나, 유효량만큼의 노린과 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 첨가제를 함께 포함하는 약학 조성물에 관한 것이기도 하다. 특히 유리한 유도체는 (예컨대 맥락막에 안내 투여된 노린이 혈액에 더욱 용이하게 흡수되도록 허용함으로써) 포유류에 투여된 노린의 생체이용률을 증가시키는 유도체이거나, 또는 원산 단백질에 비하여 노린의 생체내 구획(예컨대 망막)으로의 전달을 향상시키는 유도체이다.
본 발명에 따른 약학 조성물을 제조하기 위해 치료적 유효량만큼의 노린은, 바람직하게 투여형을 제조하기 위한 종래의 제약학적 화합 기술에 따라 약학적으로 허용 가능한 담체와 친밀하게 혼합된다. 담체는, 투여에 요망되는 제제의 형태(예컨대 여타의 것들 중에서도 안내, 경구, 국소 또는 비경구 투여형, 예컨대 겔, 크림, 연고, 로션 및 서방형 이식 제제 등)에 따라서 매우 다양한 형태를 취할 수 있다.
노린은 또한 부가 치료제, 예컨대 항 VEGF 제제와 함께 투여된다. 본원에 유효한 항 VEGF 제제로서는, 예시적으로 베바시주맙, 라니비주맙 소 분자, 즉 VEGF에 의하여 자극되는 티로신 키나아제를 억제하는 분자, 예컨대 라파티닙, 수니티닙, 소라페닙, 악시티닙, 파조파닙 또는 이것들의 조합을 포함한다. 항 VEGF 제제 및 노린을 포함하는 조합 치료제가 제공된다. 놀랍게도, VEGF가 세포에 결합하는 것을 억제함과 동시에 밀착 연접 및 접착 연접 단백질 발현을 자극함으로써 종래의 항 VEGF 제제의 효능이 향상된다는 사실이 발견되었다. 예를 들자면, 항 VEGF 제제는 통상 당뇨병에 대하여 속발성인 황반 부종의 적응증을 보이는 대상체 대략 75%에서 유효하다. 이러한 효능은 노린의 동시 투여로 말미암아 85% 이상까지 증가한다.
안내, 비경구, 피내, 피하 또는 국소 적용에 사용되는 용액이나 현탁액은 하기 성분들, 즉 멸균 희석제, 예컨대 주사용수, 염수 용액, 불휘발성 오일, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 기타 합성 용매; 항균제, 예컨대 벤질 알코올 또는 메틸 파라벤; 항산화제, 예컨대 아스코르브산 또는 중아황산나트륨; 킬레이트화제, 예컨대 에틸렌디아민테트라아세트산; 완충제, 예컨대 아세트산염, 시트르산염 또는 인산염, 그리고 긴장성 조정제, 예컨대 염화나트륨 또는 덱스트로스를 포함할 수 있다.
액체인 경구용 제제의 형태, 예컨대 현탁액, 엘릭시르 및 용액과 같은 형태로 투여될 때, 담체가 사용되는데, 적합한 담체 및 첨가제, 예컨대 물, 글리콜, 오일, 알코올, 풍미제, 보존제, 착색제 등이 사용될 수 있다. 고체인 경구 투여용 제제는, 예컨대 분말, 정제, 캡슐의 형태로서 제공되고, 고체인 제제, 예컨대 좌제에 적합한 담체 및 첨가제로서는 전분, 당 담체, 예컨대 덱스트로스, 만니톨, 락토스 및 관련 담체, 희석제, 과립화제, 윤활제, 결합제 또는 붕해제를 포함한다. 요망된다면, 정제 또는 캡슐은 표준 기술에 의한 장용외피형 또는 지연 방출형일 수 있다. 노린은 고체 투여형, 즉 동결건조형 또는 펠릿화 용액 액적으로서 제공된다.
일 구현예에서, 활성 화합물은, 이 화합물이 체내에서 급속하게 제거되는 것을 막아줄 담체와 함께, 예컨대 제어 방출형 제제, 예컨대 임플란트 및 마이크로캡슐화 전달계로서 제조된다. 생체분해성이자 생체적합성인 중합체, 예컨대 에틸렌 비닐 아세트산염, 폴리무수물, 폴리글리콜산, 콜라겐, 폴리오르토에스테르 및 폴리젖산이 사용될 수 있다. 이러한 제제를 제조하기 위한 방법은 당 업자들에게 명백할 것이다.
리포좀 현탁액은 또한 약학적으로 허용 가능한 담체일 수 있다. 리포좀 현탁액은 당 업자에게 공지된 방법에 따라서 제조될 수 있다. 예를 들어 리포좀 제제는 적당한 지질(들)을 추후 증발될 무기 용매 중에 용해한 다음, 용기 표면상에 건조 지질로 된 박막을 남김으로써 제조될 수 있다. 그 다음, 활성 화합물 수용액이 이 용기에 도입된다. 이후, 용기는 작업자에 의해 직접 휘저어지고, 그 결과 용기 측벽으로부터 지질인 재료가 분리되면서 지질 응집체가 분산되는데, 이로써 리포좀 현탁액이 형성되는 것이다. 당 업자들에게 널리 공지된 또 다른 제조 방법도 또한 본 발명의 이러한 측면에 사용될 수 있다.
피부로의 국소 투여에 적합한 제제는 약학적으로 허용 가능한 담체 중에 섞여 투여될 성분을 포함하는 연고, 크림, 겔 및 페이스트로서 제공될 수 있다. 바람직한 국소 전달계로서는 투여될 성분을 함유하는 경피 패치가 있다.
직장내 투여용 제제는, 예컨대 코코아 버터 또는 살리실산염을 포함하는 적합한 베이스를 함유하는 좌제로서 제공될 수 있다.
비경구 제제는 유리나 플라스틱으로 제조된 앰플, 1회용 시린지 또는 다수 회 투여용 바이알에 담겨 밀봉될 수 있다. 만일 정맥내 투여가 이루어진다면, 바람직한 담체는, 예를 들어 생리학적 염수 또는 인산염 완충 염수(PBS)를 포함한다.
비경구용 제제의 경우, 담체는 보통 멸균수 또는 염화나트륨 수용액을 포함할 것이지만, 분산을 돕는 성분들을 비롯한 다른 성분들도 포함될 수 있다. 물론 멸균수가 멸균된 상태로 사용되고 유지되는 경우, 노린과 담체도 또한 멸균되어야 한다. 주사용 현탁액도 또한 제조될 수 있는데, 이 경우 적당한 액체 담체 및 현탁제 등이 사용될 수 있다.
비경구 투여 또는 안내 투여에 적합한 제제로서는, 항산화제, 완충제, 정균제 및 (제제를 대상 수용개체의 혈액과 등장성이 되도록 만드는) 용질을 함유할 수 있는 수성 및 비수성 멸균 주사 용액과; 현탁제와 증점제를 포함할 수 있는 수성 및 비수성 멸균 현탁액을 포함한다. 제제는 단위 투여 또는 다수 회 투여용 용기, 예컨대 밀봉된 앰플 및 바이알로서 제공될 수 있으며, 사용 직전에 단지 멸균 액체 담체, 예컨대 주사용수의 첨가를 필요로 하는 동결-건조(동결 건조) 상태로 보관될 수 있다. 즉석 주사 용액 및 현탁액은 앞서 기술된 종류의 멸균 분말, 과립 및 정제로부터 제조될 수 있다.
활성 화합물의 투여는 연속 투여(정맥내 주입)로부터 매일 수 회(예를 들어 Q.I.D.) 행하여지는 경구 투여에 이르기까지 다양할 수 있으며, 그 예로서는 국소, 안내, 비경구, 근육내, 정맥내, 피하, 맥락막내 또는 (경피흡수촉진제를 포함할 수 있는) 경피 투여를 포함할 수 있다.
대상체에 치료제를 적용하는 것은 관심 부위에의 투여를 위해 국소로 이루어질 수 있다. 본 발명의 노린을 관심 부위에 제공하기 위해서는 다양한 기술, 예컨대 주사, 카테터, 트로카, 발사체(projectile), 플루로닉 겔, 스텐트, 약물 지연 방출 중합체, 또는 내부에 대한 접근을 제공하는 기타 디바이스가 사용될 수 있다. 환자로부터 분리된 관계로 장기 또는 조직이 접근가능한 상태인 경우, 이러한 장기나 조직은 본 발명의 노린을 함유하는 매질이 담긴 수조에 담그어질 수 있으며, 본 발명의 노린은 장기에 도포될 수 있거나 또는 편리한 임의의 방식으로 적용될 수 있다.
노린은, 요망되는 생리학적 또는 약리학적 국소 효과 또는 전신 효과를 수득함에 있어 유효한 조성물의 제어 방출 및 지연 방출에 적합한 디바이스를 통해 투여될 수 있다. 본 방법은 지연 방출형 약물 전달계를, 제제의 방출이 요망되는 구역에 배치하는 단계, 이 제제가 디바이스를 통과하여 원하는 치료 구역에 도달하도록 허용하는 단계를 포함한다. 더욱 구체적으로, 노린은 직접 이식에 적합한 안내 디바이스를 통해 눈의 유리체로 투여될 수 있다. 본 발명의 이와 같은 디바이스는 놀랍게도 다양한 노린의 지연 제어 방출을 제공하여, 유해한 국소 및 전신 부작용이 발생할 위험 없이 눈을 치료하는 것으로 확인된다. 본 발명의 안내 전달 방법의 목적은 안내 디바이스에 담긴 약물의 양을 최대로 하되, 디바이스의 크기는 최소로 하여, 임플란트 작용 지속기간을 연장시키는 것이다. 예를 들어 미국 특허 제5,378,475호; 동 제5,773,019호; 동 제6,001,386호; 동 제6,217,895호; 동 제6,375,972호; 및 동 제6,756,058호를 참조한다.
기타 노린 전달 방법으로서는 안내 수정체에 적용되어 염증 또는 후안방 혼탁을 방지할 수 있는 안내 전달계와, 유리체, 망막 아래 또는 공막 위에 직접 삽입될 수 있는 안내 전달계[단 이 경우 삽입은 계, 즉 지연 방출형 약물 전달계를 주입하거나 수술로 이식하여 달성될 수 있음]를 사용하는 방법, 그리고 요망되는 국소 또는 전신 생리학적 또는 약리학적 효과를 수득함에 있어 유효한 제제의 제어 투여 및 지연 투여를 제공하기 위한 방법으로서, 요망되는 위치에 지연 방출 약물 전달계를 수술로 이식하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다.
전달계의 예로서는, 노린을 함유하는 내부 저장장치, 제제 통로에 비투과성인 내부 튜브, 제1 말단과 제2 말단을 가지고, 내부 저장장치의 적어도 일부분을 덮는 내부 튜브, 어떤 재료로 사이징(sizing)되거나 그 재료로 제조되어 자체의 무게를 견딜 수 있게 된 내부 튜브, 내부 튜브의 제1 말단에 배치된 비투과성 부재, 제제가 저장장치로부터 빠져나와 내부 튜브의 제1 말단을 관통하여 통과하는 것을 막아주는 비투과성 부재, 그리고 내부 튜브의 제2 말단에 배치된 투과성 부재[단 이 투과성 부재는 제제가 내부 튜브의 제2 말단을 관통하여 저장장치로부터 빠져나와 확산되는 것을 허용함]를 포함하는 지연 방출 약물 전달계를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 노린을 눈의 한 분절에 투여하기 위한 방법은, 지연 방출 디바이스를 이식하여 노린을 눈의 유리체 또는 맥락막에 전달하는 단계, 또는 이식 가능한 지연 방출 디바이스를 이식하여 본 발명의 화합물을 눈의 한 분절 또는 맥락막에 투여하는 단계를 포함하는데; 단 지연 방출 약물 전달 디바이스는 a) 노린을 함유하는 약물 코어부; b) 제제의 통로에 대해 본질적으로 비투과성이고, 약물 코어를 수용하기 위한 내부 구획을 둘러싸서 한정하는 일체형 컵 적어도 1개[단 이 일체형 컵은 개방된 상부 말단을 포함하고, 이 일체형 컵의 개방형 상부 말단부의 적어도 일부 주위에는 오목한 그루브 적어도 1개가 존재함]; c) 노린 통로에 대해 투과성인 투과성 플러그[단 이 투과성 플러그는 일체형 컵의 개방된 상부 말단에 배치되어 있음]를 포함하는데, 여기서 상기 그루브는 이 그루브를 제자리에 지탱시키는 투과성 플러그와 상호작용하여 상기 개방된 상부 말단을 밀폐하고, 상기 투과성 플러그는 제제가 투과성 플러그를 관통하여 약물 코어부로부터 빠져나와 이 일체형 컵의 개방된 상부 말단 밖으로 배출되도록 허용한다. 지연 방출 노린 전달 디바이스는 요망되는 가용성과 중합체 코팅층을 가지는 내부 코어 노린을 포함하고, 이 중합체층은 노린에 대해 투과성이며, 중합체 코팅층은 내부 코어를 완전히 덮는다.
노린은 미소구로서 투여될 수 있다. 예를 들어 노린은 R&D Systems(Minneapolis, Minn.)로부터 구입될 수 있거나, 문헌[Jiang, C, et al, Mol. Vis., 2007; 13:1783-92]에 기술된 바와 실질적으로 동일하게 클로닝, 발현 및 정제된 후, 자발적 유화 기술(Fu, K, et al, J. Pharm. Sci., 2003; 92: 1582-91)을 이용하여 생체분해성 미소구에 담지될 수 있다. 미소구는 부피비 4:1인 트리플루오로에탄올디클로로메탄 5 ml(수산화마그네슘 8 mg 보충) 중에 50:50 폴리(락티드-코-글리콜산)(PLGA) 200 mg을 용해하고 나서, 캡슐화가 진행되는 동안 단백질 응집을 최소화하면서 합성 및 담지된다. 노린 10 μg은 3 ml PBS 중에 용해된 도큐세이트 나트륨(Sigma-Aldrich, St. Louis, Mo.) 100 mg 및 소 혈청 알부민(BSA) 7 mg 용액 300 μl중에 재구성될 수 있다. 이 용액은 와류(vortexing)된 다음, 가만히 저어주면서 1 %(w/v) 폴리비닐 알코올(PVA, 88% 가수분해됨) 200 ml에 부어질 수 있다. 미소구는 3시간 동안 교반되어 경화된 다음, 원심분리에 의해 수집된 후, 3회 세척될 수 있으며, 그 결과 잔류 PVA가 제거된다. 만일 미소구가 즉시 주사되지 않는다면, 이 미소구는 액체 질소에 넣어져 급속 동결된 다음, 72시간 동안 동결건조된 후, 데시케이터(-20℃) 내에 보관된다. 노린 함유 미소구의 평균 직경은 입도에 의해 확정되는 바에 따르면 8 μm이다. 노린은 또한 정맥내 주사에 의해 투여될 수도 있다. 예를 들어 용액 중 노린은 전술된 바와 같이 미소구로 포장될 수 있거나. 또는 세포 내에서 발현될 수 있거나, 또는 정제된 형태로 용액 중에 존재하다가 문헌[Jiang, 2007]에 기술된 바와 실질적으로 동일하게 유리체내 주사로 망막에 노출될 수 있다. 유리체내 주사는 일반적인 마취가 이루어진 후 안과 수술용 현미경(Moller-Wedel GmbH, Wedel, Germany)과 베벨 글라스 미세바늘(외부 직경: 대략 100 μm)이 사용되어 수행될 수 있다. 미소구 현탁액은 PBS 중에 제조될 수 있으며(2 %(w/v) 및 10 %(w/v)), 주사 직전에 간단히 와류됨으로써 균일한 분산상태가 보장된다. 연곽 뒤 1.5 mm에 있는 공막을 뚫는데 30 게이지 피하주사 바늘이 사용될 수 있다. 검정 시료 5 마이크로리터만큼은, 선택적으로 50 μl들이 Hamilton 시린지(Hamilton Co, Reno, Nev.)를 사용함으로써 이와 같은 유리체로의 통로를 경유하여 주사된다. 바늘은, 적당한 전달을 보장하고 쇼크를 예방하기 위해, 주사가 종료된 후 1분 동안 제자리에 꽂힌 상태를 유지하도록 놓아두었다가 이후 서서히 빼 내진다. 이뿐만 아니라 압력을 낮추기 위해 천자가 동시에 수행될 수 있으며, 이로써 역류가 방지된다.
노린은 또한 제어 방출 전달계에 의한 망막으로의 전달에 의해 투여될 수도 있다. 이식가능한 제어 방출 전달계는 미국 특허출원 제2005/0281861호 공보에 기술되어 있고, 제제화된 최종 캡슐당 100 μg과 같이 하여 계로 포장된다. 예를 들어 노린 함유 약물 전달계는 겸자 또는 트로카가 사용되어 공막을 2 mm ~ 3 mm 절개한 후 눈에 배치될 수 있다. 대안적으로 절개가 이루어지지 않을 수도 있는데, 즉 트로카나 기타 전달 디바이스를 눈에 직접 삽입하여 이 계를 눈에 집어넣을 수 있다. 계를 눈에 배치한 후 디바이스가 빼 내지면, 스스로 닫히는 구멍이 생길 수 있다. 임플란트를 눈에 삽입하는데 사용되는 디바이스의 일례는, 본원에 참조로 인용된 미국 특허출원 제2004/0054374호 공보에 개시되어 있다. 계의 위치는 부재를 감싸고 있는 치료제 성분 또는 약물의 농도 구배에 영향을 미칠 수 있으므로, 방출 속도에도 영향을 미칠 수 있다(예를 들어 유리체 주변에 더 가까이에 배치된 부재는 더 느린 방출 속도를 보일 수 있음). 따라서 계는 망막 표면 근처 또는 유리체의 후안방에 배치되는 것이 바람직하다.
바람직한 단위 투여형 제제는 본원에서 상기 언급된 바와 같이 투여되는 성분의 1일 용량 또는 단위, 1일 분할 용량 또는 이의 적당한 분율 만큼을 함유하는 제제이다.
본 발명의 노린 투여 계획은 다양한 요인들, 예컨대 BRB 누출 정도, 투여 경로, 안구용적, 황반 분리 용적, 그리고 사용된 특정의 노린을 기반으로 한다. 따라서 투여 계획은 매우 다양할 수 있으나, 통상 표준 방법이 사용되어 결정될 수 있다.
임의의 구현예들에서, 노린은 1일 1회 투여되고; 다른 구현예들에서, 노린은 1일 2회 투여되며; 또 다른 구현예들에서, 노린은 2일에 1회, 3일에 1회, 4일에 1회, 5일에 1회, 6일에 1회, 7일에 1회, 2주에 1회, 3주에 1회, 4주에 1회, 2개월에 1회, 6개월에 1회, 또는 1년에 1회 투여된다. 투여 간격은 개별 환자의 요구에 따라 조정될 수 있다. 더욱 긴 투여 간격을 위해서는 연장 방출형 또는 데포형 제제가 사용될 수 있다.
약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제는, 예시적으로 염수, 완충 염수, 덱스트로스, 물, 글리세롤, 에탄올, 멸균 등장 수성 완충제 및 이것들의 조합을 포함한다.
제어 방출 비경구 조성물은 수성 현탁액, 미소구, 마이크로캡슐, 자성 미소구, 오일 용액, 오일 현탁액, 에멀전의 형태를 가질 수 있거나, 또는 활성 성분은 생체적합성 담체(들), 리포좀, 나노입자, 임플란트 또는 주입 디바이스에 혼입될 수 있다.
미소구 및/또는 마이크로캡슐의 제조에 사용되기 위한 재료로서는 생체분해성/생체침식성 중합체, 예컨대 PLGA, 폴리글락틴, 폴리-(이소부틸 시아노아크릴산염), 폴리(2-하이드록시에틸-L-글루타민) 및 폴리(젖산)을 포함한다.
제어 방출 비경구 제제를 제제화하는데 사용될 수 있는 생체적합성 담체로서는 탄수화물, 예컨대 덱스트란, 단백질, 예컨대 알부민, 지단백 또는 항체를 포함한다.
임플란트에 사용되기 위한 재료는 비생체분해성 재료, 예를 들어 폴리디메틸실록산, 또는 생체분해성 재료, 예를 들어 폴리(카프로락톤), 폴리(젖산), 폴리(글리콜산) 또는 폴리(오르토 에스테르)일 수 있다.
보존제의 예들로서는 파라벤, 예컨대 메틸 또는 프로필 p-하이드록시벤조산염 및 염화벤잘코늄을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
주사 데포 투여형은, 생체분해성 중합체, 예컨대 폴리락티드-폴리글리콜리드 중 본 발명의 화합물(들)의 마이크로캡슐 기질을 형성함으로써 제조된다. 화합물 대 중합체 비와, 사용된 특정 중합체의 성질에 따라서, 화합물 방출 속도가 제어될 수 있다. 다른 생체분해성 중합체의 예들로서는 폴리(오르토에스테르) 및 폴리(무수물)을 포함한다. 데포 주사 제제는 또한 약물을, 체조직과 양립 가능한 리포좀이나 마이크로캡슐에 포집함으로써 제조될 수도 있다.
전술된 제어 방출, 연장 방출 및 지연 방출 조성물 중 임의의 것은 활성 성분을 약 30분에서 약 1주일, 약 30분에서 약 72시간, 약 30분에서 약 24시간, 약 30분에서 약 12시간, 약 30분에서 약 6시간, 약 30분에서 약 4시간, 그리고 약 3시간에서 약 10시간 이내에 방출하도록 제제화될 수 있다. 구현예들에서, 활성 성분(들)의 유효 농도는 대상체에 약학 조성물이 투여되고 난 후, 대상체 내에서 4시간, 6시간, 8시간, 10시간, 12시간, 16시간, 24시간, 48시간, 72시간, 또는 그 이상 동안 유지된다.
노린이 인간이나 동물에게 약으로서 투여되면, 노린은 그 자체로서, 또는 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제와 함께 활성 성분을 함유하는 약학 조성물로서 제공될 수 있다.
환자에게 독성을 보이지 않으면서 특정 환자에 요망되는 치료 반응을 달성하는데 유효한 활성 성분의 양, 조성물, 그리고 투여 방식을 달성하기 위한, 본 발명의 약학 조성물 중 활성 성분의 실제 투여량 수준과 투여에 관한 시간경과는 가변적일 수 있다. 일반적으로 노린은 망막 부종 또는 황반 변성 또는 FEVR과 연관된 증상들을 줄이거나 없애기 충분한 양으로 투여된다.
예시적 안내 용량 범위로서는 1일에 0.00001 mg 내지 250 mg, 1일에 0.0001 mg 내지 100 mg, 1일에 1 mg 내지 100 mg, 1일에 10 mg 내지 100 mg, 1일에 1 mg 내지 10 mg, 그리고 1일에 0.01 mg 내지 10 mg을 포함한다. 제제의 바람직한 용량은 환자가 관용할 수 있고, 심각하거나 허용되지 않는 부작용을 발현하지 않는 최대량이다. 본 발명의 임의의 구현예들에서, 치료적 유효 투여량은 노린의 안내 농도를 약 0.1 ng/ml로부터 약 50 μg/ml ~ 100 μg/ml까지로 만든다. 본 발명의 임의의 구현예들에서, 제제 50 nM 내지 1 μM이 대상체의 눈에 투여된다. 관련 구현예들에서, 노린 약 50 nM ~ 약 100 nM, 약 50 nM ~ 약 250 nM, 약 100 nM ~ 약 500 nM, 약 250 nM ~ 약 500 nM, 약 250 nM ~ 약 750 nM, 약 500 nM ~ 약 750 nM, 약 500 nM ~ 약 1 μM, 또는 약 750 nM ~ 약 1 μM이 대상체의 눈에 투여된다.
유효량 확정은 당 업자들의 역량 안에서, 특히 본원에 제공된 상세한 개시내용을 참고로 잘 이루어진다. 일반적으로 노린의 효과적인 양 또는 유효량은, 우선 제제(들) 저용량만큼을 투여한 다음, 처리된 대상체에서 최소한의 유해 부작용 또는 허용 가능한 정도의 유해 부작용만을 보이며 요망되는 효과(예컨대 망막 부종과 연관된 증상의 감소 또는 비발현)가 관찰될 때까지, 투여된 용량 또는 투여량을 점점 늘려가면서 확정된다. 본 발명의 약학 조성물을 투여하는데 적당한 용량과 투여 스케줄을 확정하는데 적용 가능한 방법은, 예를 들어 문헌[Goodman and Oilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, Goodman et al., eds., 11th Edition, McGraw-Hill 2005, and Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 20th and 21st Editions, Gennaro and University of the Sciences in Philadelphia, Eds., Lippencott Williams & Wilkins (2003 및 2005)](이들 문헌은 각각 본원에 참조로 인용됨)에 기술되어 있다.
이하에는 노린이 세포 대 세포 접착 분자의 내피 세포 고갈을 어떻게 극복할 수 있으며, 혈관을 다시 안정화할 수 있는지에 관한 시험관 내 및 생체 내 실시예들이 기술되어 있는데, 이 실시예들은 예시를 위한 것이지 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
시험관내 검정
실시예 1: 발현 어레이를 사용하는, 노린에 의한 혈관 안정화
노린 혈관 안정화 유도를 실현할 수 있는 경로를 탐구하기 위한 실험을 수행한 결과, 노린은 증식성 망막병증(PR)의 산소 유도성 망막병증(OIR) 모델에서 혈액 망막 장벽(BRB)을 복구시키는 것으로 확인되었으므로, 본 발명자들은 노린이 인간 망막 미세혈관 내피 세포(HRMEC)에서의 유전자 발현 변화를 유도하였는지 관찰하였다.
실험에서 HRMEC(P5-P8)를, 세포 부착 인자가 코팅된 평판에 접종하여 합류상태가 될 때까지 생육하였다.
합류상태에 도달하였을 때, 평판 내 배지를 하기의 것으로 교체한 다음, 24시간(또는 7시간) 동안 항온처리하여 mRNA를 단리하였다:
배지: 어레이 및 연접 택맨(Taqman)용 10% FBS/CSC 배지(Cell Systems), 또는 하이드로코르티손 불포함 2.5 % FBS/EndoGro(Millipore).
VEGFA165-b: R&D Systems(100 ng/ml), 그리고 노린: R&D Systems(250 ng/ml 또는 200ng/ml)(BMP2/HGF 택맨 검정용).
Agilent Absolutely RNA RT-PCR 키트를 사용하여 세포로부터 mRNA를 단리한 다음, Qiagen RT2 First Strand 키트(어레이용) 및 Agilent Affinity Script QPCR cDNA 합성 키트(개별 택맨 검정용)를 사용하여 이 mRNA 0.5 ug ~ 1 ug을 cDNA로 전환하였다.
FAM 표지화 택맨 유전자 발현 검정을, 정규화에 사용하였던 Vic 표지화 TBP 택맨 검정과 동시진행하였다.
RT-PCR을 Stratagene MX3000P 시스템상에서 진행하였다.
검정용 어레이를 도 4를 참조하여 다음과 같이 구성하였다: Qiagen RT2 PCR 프로파일러 어레이를 사용하여, 어레이를 "혈관신생 성장 인자" 및 "인간 내피 세포 생물학"용으로 구성하였는데, 이때 어레이 각각은 84개의 유관 경로 유전자에 대한 PCR 어레이를 함유하였다.
노린 처리 및 노린 미처리(배지만으로 처리) HREC에서의 발현을, 두 가지 유형의 어레이를 사용하여 비교하였다. SYBR Green RT-PCR을 이용하여 검출한 다음, 배수 차이(fold difference)를 델타 CT 방법에 의해 산정하였다.
도 5는 "인간의 혈관신생 성장 인자"를 검정하기 위해 구성한 어레이를 도시하는 것이다.
도 6은 "인간 내피 세포 생물학"을 검정하기 위해 구성한 어레이를 도시하는 것이다.
실험의 결과들은, 일반적 패턴 2가지를 규명해냈다:
노린은 염증 매개인자의 발현을 감소시키는 역할을 함.
노린은 유로키나아제 경로 신호전달을 진행시킴.
택맨 검정 결과
실시예 2:
대조 조건하에서 클로딘-5를 도 7의 좌측 상단 패널에 보인 바와 같이 세포들의 세포-세포 경계에 편재화하였다. 여기에 VEGF를 첨가하였더니(도 7의 우측 상단 패널), 세포-세포 접착 분자가 감소하는 것과, 자갈과 같은 형상이 없어지는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 VEGF와 노린이 함께 첨가되었을 때(도 7의 우측 하단 패널)에는 연접 단백질과 형상이 복구되었다. 노린 단독 첨가시의 효과를 보였다(도 7의 좌측 하단 패널).
실시예 3: 클로딘-5의 세포 내 면역염색 - VEGF 공격시
항 인간 VE-카데린 대신에 마우스 항 인간 클로딘-5 항체를 사용하여 상기 과정을 반복하였다(4℃, 밤새도록). 세포를 PBS로 세척한 후, 이 세포를 항 인간 클로딘-5 항체에 특이적인 염료 접합 2차 항체와 함께 항온처리한 다음, 이후에는 PBS 중에서 세척하고 나서 형광현미경을 사용하여 영상을 촬영하였다.
대조 조건하에서 클로딘-5를 도 8의 좌측 상단 패널에 보인 바와 같이 세포들의 세포-세포 경계에 편재화하였다. 여기에 VEGF를 첨가하였더니(도 8의 우측 상단 패널), 세포-세포 접착 분자가 감소하는 것과, 자갈과 같은 형상이 없어지는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 VEGF와 노린이 함께 첨가되었을 때(도 8의 우측 하단 패널)에는 연접 단백질과 형상이 복구되었다. 노린 단독 첨가시의 효과를 보였다(도 8의 좌측 하단 패널).
실시예 4: 클로딘-5 mRNA의 세포 내 발현 - VEGF 공격시
공격 제제로서 VEGF를 TGF-베타로 대체하여 실시예 3의 과정을 반복하였다. 검출된 클로딘-5 mRNA의 양을, 배지만 존재하는 대조군에 대해 정규화하여 도 9에 보였다. 노린은 클로딘-5 발현 수준을 배지 대조군에서의 발현 수준보다 높게 증가시키는 것으로 관찰되었다.
실시예 4: OIR 마우스에 있어 혈관 누출의 생체내 검정 및 클로딘-5 염색
마우스 산소 유도성 망막병증(OIR) 모델을 사용하여 허혈성 망막을 만들고, 이로써 혈관 형상 및 기능 변화를 평가할 수 있었다. 고산소 환경에서 마우스를 생육하여 무혈관 망막(avascular retina) 구역을 생성하였다. 정상 산소 환경으로 복귀되었을 때, 혈관은 누출을 보이면서 비조절 방식으로 성장하였다. 형광 염료(에반스 블루 또는 플루오레세인)를 전신 주사하여 누출의 양을 시각화한 다음, 현미경으로 망막을 관찰하였다. OIR 마우스에서 에반스 블루 염료는 망막 혈관에 누출이 일어나는 것과, 클로딘-5가 파괴되었음을 보여줄 수 있었다(도 10의 좌측 패널). 그러나 무혈관 망막에서 OIR을 유도한 후 노린을 주사한 OIR 눈에서 에반스 블루 염료는 오로지 혈관만을 염색하였다(도 10의 우측 패널). 오른쪽 눈에 노린을 주사하고 나서 4일 후에 영상을 촬영하였다.
도 11a 및 도 11b는 상이한 처리 조건하에 있은지 24시간 후의 클로딘-5 및 VE-카데린의 상대적 발현 각각을 보여주는 막대 그래프이다. BMP2 택맨 검정 결과는 BMP2 발현 감소라는 어레이상 결과와 부합하지 않았음에 주목한다.
도 12a 및 도 12b는, 상이한 처리 조건하에 있은지 7시간 및 24시간 후의 골형성단백질 2(BMP2)의 상대적 발현을 보여주는 막대 그래프이다. HGF 택맨 검정 결과는 어레이에서 보이는 검정 결과와 유사하였다(노린은 HGF 발현을 감소시킴).
도 13a 및 도 13b는 상이한 처리 조건하에 있은지 7시간 및 24시간 후의 간세포 성장 인자(HGF)의 상대적 발현을 보여주는 막대 그래프이다.
유전자 발현 어레이는, 노린 처리(24시간) HRMEC에서 유전자 몇몇은 달리 발현되었음을 밝혔다. 이들 유전자 몇몇은 염증 매개인자, 즉 BMP2, CLCL6, IL12B, SELPLG & CX3CL1이다.
어레이 및 택맨 검정에서 노린은 유로키나아제 신호전달 경로에 수반되는 기타 유전자 몇몇(SPINK5, PLAU PAI-1)과 HGF를 탈조절(dysregulation)하였다. 유로키나아제 경로는 ECM과 연접 단백질을 분해하는 효소의 활성화를 초래하였다. HGF는 유로키나아제(uPA) 활성을 증가시켰고, 그 결과 EC의 이동에 관한 표현형이 유도되었다(Colombo, E. et al. (2007), Hepatocyte Growth Factor/Scatter Promotes Retinal Angiogenesis through Increased Urokinase Expression. IOVS, 48(4), 1793-1800). 뿐 아니라, 이전의 연구들은, 유로키나아제 수용체(UPAR)의 억제는 클로딘-5 단백질 발현의 VEGF-A 억제를 극복할 수 있었음을 보여주었다(Motta, C. et al (2016). Molecular mechanisms Mediating Antiangiogenic Action of the Urokinase Receptor-Derived Peptide UPARANT in Human Retinal Enodothelial Cells. 57, 5723-5735).
당 업자는 전술된 상세한 설명, 그리고 도면 및 특허청구의범위를 인지할 것이므로, 하기 특허 청구의 범위에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 바람직한 구현예들을 대상으로 변형 및 변화가 이루어질 수 있다.
Claims (13)
- 혈관조직을 노린에 노출시키는 단계; 및
상기 노린이 BMP2, CLCL6, IL12B, SELPLG, CX3CL1, CASP3, THBD, COL18A1, CPB2, NPR1, BMP2, CLCL6, IL12B, SELPLG, CX3CL1, CASP3, THBD, COL18A1, CPB2, NPR1, CLDN5, CLD3, PIGF, BDNF, CNTF, VEGF-A, CAM-1, PGF, FOX-01, FOX-04, PDGFB, TGFA, HGF, VE-카데린 또는 PLAU 유전자 적어도 하나의 유전자 발현을 조정하도록 충분한 시간을 허용하는 단계
를 포함하는, 혈관조직 장벽을 치료하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 유전자 모두는 상기 노린에 의해 조정되는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 혈관조직 장벽은 생체 내, 즉 대상체 망막 혈관인 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 대상체는 노인성 황반 변성 또는 증식성 망막병증이 발병한 대상체인 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 노출 단계는 안내 주사에 의해 수행되는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 노출 단계는 전신 투여에 의해 수행되는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 대상체는 인간인 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 대상체는 소, 말, 양, 돼지, 염소, 닭, 고양이, 개, 마우스, 기니아피그, 햄스터, 토끼, 래트이거나, 또는 이것들 중 하나로부터 유래하는 세포 중 하나인 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노린은 서열 번호 2의 폴리펩티드인 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노린은 망막 혈관 세포의 프리즐드-4 수용체와 결합하는 서열 번호 1의 단편인 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노린은 재조합체인 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노린이 유전자 발현을 조정하도록 충분한 시간을 허용한 후 염료를 망막 혈관 세포와 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 염료는 에반스 블루 염료 또는 플루오레세인인 방법.
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