KR20210104529A - A method for screening a therapeutic agent of disease associated with muscle - Google Patents

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KR20210104529A
KR20210104529A KR1020200088850A KR20200088850A KR20210104529A KR 20210104529 A KR20210104529 A KR 20210104529A KR 1020200088850 A KR1020200088850 A KR 1020200088850A KR 20200088850 A KR20200088850 A KR 20200088850A KR 20210104529 A KR20210104529 A KR 20210104529A
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김보경
원경종
정승효
김수정
이경진
김형철
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주식회사 케이에스비튜젠
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Abstract

The present invention can provide a novel method for screening a preventive or therapeutic drug for muscle diseases caused by muscle weakness, through confirming the decrease of an ATP production amount and the increase of expression of muscle degrading enzymes Atrogin-1 and MuRF1 protein in muscle disease caused by muscle weakness, in a process of developing a therapeutic drug for the muscle diseases caused by muscle weakness.

Description

근육 질환의 치료용 약물의 스크리닝 방법 {A method for screening a therapeutic agent of disease associated with muscle}Screening method of a drug for the treatment of muscle disease {A method for screening a therapeutic agent of disease associated with muscle}

본 발명은 근육세포의 ATP 동태를 이용하여 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물을 효과적으로 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for effectively screening a drug for preventing or treating a muscle disease using ATP kinetics of muscle cells.

골격근 감소증(skeletal muscle atrophy)은 골격근의 단백질 함량 저항 또는 질량이 감소하거나 완전 소실되어 인체를 지지하거나 운동하는 능력이 감소되는 질환을 의미하며, 골격근 감소증이 심한 경우 근력 상실을 나타내는 질환을 의미한다. Skeletal muscle atrophy refers to a disease in which the ability to support or exercise the human body is reduced due to a decrease or complete loss of protein content resistance or mass of skeletal muscle.

일반적으로 골격근 감소증은 외상에 의한 탈신경(denervation)으로 인해 발생하는 골격근 위축과 안정 와상이나 관절 고정 등의 부동으로 인해 발생하는 골격근 위축(폐용성 위축)으로 구분된다. 이는 근육으로의 혈액 공급 감소, 운동 부족(immobilization), 지속적인 체중 감소, 영양 불량 상태(malnutrition 또는 starvation)에 의해 발생될 수도 있으며, 울혈심부전(congestive heart failure), 만성 폐쇄 폐질환(chronic obstructive pulmonary disease), 신부전(renal failure), 심각한 화상(severe burns), 암, 에이즈 등 다양한 질환에 의해서도 유발될 수 있는 것으로 알려져 있다. In general, skeletal muscle atrophy is divided into skeletal muscle atrophy caused by denervation due to trauma, and skeletal muscle atrophy (pulmonary atrophy) caused by immobility such as resting supine or joint fixation. It may be caused by decreased blood supply to the muscles, immobilization, persistent weight loss, malnutrition (malnutrition or starvation), congestive heart failure, chronic obstructive pulmonary disease ), renal failure, severe burns, cancer, AIDS, etc. are known to be caused by various diseases.

이 외에도, 골격근 감소증과 비슷한 증세을 보이는 것으로는 급격한 고령화로 인해 증가 추세에 있는 근육감소증(sarcopenia)이 있다. In addition, there is sarcopenia, which is on the increase due to rapid aging, which shows symptoms similar to skeletal muscle sarcopenia.

이와 같은 골격근 감소증은 사회적으로 중요한 관심사로 부각되고 있으며, 활발한 연구가 진행되고 있지만, 명확하게 골격근 감소증에 효능을 나타내는 치료제는 아직 발견되지 않아 유효약물의 개발을 위한 연구가 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.Such skeletal sarcopenia has been highlighted as a socially important concern, and although active research is being conducted, a therapeutic agent that clearly shows efficacy in skeletal sarcopenia has not yet been found, so research for the development of effective drugs is continuously required. .

따라서, 이들 유효약물 개발을 위한 보다 신속하고도 효과적인 평가 방법의 개발은 유효약물의 개발 연구와 더불어 중요 과제이다.Therefore, the development of a more rapid and effective evaluation method for the development of these effective drugs is an important task along with research on the development of effective drugs.

대한민국 등록특허 제10-1985087호Republic of Korea Patent No. 10-1985087

본 발명은 근육세포의 ATP 생산 수준이 변화되는 기전을 이용하여 근육 감소 관련 질환의 예방 또는 치료용 약물을 효과적으로 스크리닝하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for effectively screening a drug for preventing or treating a muscle loss-related disease by using a mechanism in which the ATP production level of muscle cells is changed.

본 발명은 근육세포에서의 아데노신 트리포스페이트(ATP) 생산 수준 변화를 통해 근위축 동물모델에서 근육 감소 질환에 대한 치료 후보물질의 효과를 스크리닝할 수 있음을 확인하였다. The present invention confirmed that it is possible to screen the effect of a therapeutic candidate on muscle loss disease in an animal model of muscular atrophy by changing the level of adenosine triphosphate (ATP) production in muscle cells.

이에, 본 발명은 근력약화로 인한 근육 감소 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a screening method for a drug for preventing or treating a muscle loss disease due to muscle weakness.

구체적으로, 본 발명은 Specifically, the present invention

근육세포를 후보물질과 인체 외에서 접촉시킨 후, After contacting the muscle cells with the candidate substance outside the human body,

상기 후보물질이 근육세포의 ATP 생산 수준을 변화시키는지 판단하는 것을 포함하는 근육 감소 관련 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법을 제공한다.It provides a screening method of a drug for the prevention or treatment of muscle loss-related diseases, comprising determining whether the candidate substance changes the ATP production level of muscle cells.

본 발명에 있어서, 상기 후보물질이 근육세포의 ATP 생산 수준을 감소시키는 경우, 상기 후보물질을 근육 감소 관련 질환의 예방 또는 치료용 약물로 판정할 수 있다. 이때, 상기 근육세포의 ATP 생산 수준 변화 여부는 루시페라제/루시페린 발광 반응 또는 글리세롤-6-포스페이트의 생성량 변화를 통해 확인할 수 있다. 상기 루시페라제/루시페린 발광 반응은 ATP를 필수적으로 요구하는 반응으로서, 세포에서의 ATP 변화를 확인하기 위한 방법으로 잘 알려져 있다. 또한, 상기 글리세롤-6-포스페이트의 생성량 변화는 글리세롤의 인산화 반응을 유도함으로써 생산되는 ATP의 농도에 비례하여 생성되는 글리세롤-6-포스페이트를 흡광 또는 형광 방법으로 측정함으로써 간접적으로 ATP의 생산 농도 변화를 확인할 수 있다. 상기 루시페라제/루시페린 반응 및 글리세롤-6-포스페이트 생성량 변화 측정 방법 외에도 세포에서 ATP의 생산 변화를 확인할 수 있는 모든 공지된 방법을 사용할 수 있다.In the present invention, when the candidate substance reduces the ATP production level of muscle cells, the candidate substance may be determined as a drug for preventing or treating muscle loss-related diseases. At this time, whether the ATP production level of the muscle cells is changed can be confirmed through a luciferase/luciferin luminescence reaction or a change in the amount of glycerol-6-phosphate produced. The luciferase/luciferin luminescence reaction is a reaction that essentially requires ATP, and is well known as a method for confirming ATP changes in cells. In addition, the change in the amount of glycerol-6-phosphate produced indirectly by measuring the glycerol-6-phosphate produced in proportion to the concentration of ATP produced by inducing the phosphorylation reaction of glycerol by an absorption or fluorescence method to indirectly change the production concentration of ATP can be checked In addition to the method for measuring the change in the luciferase/luciferin reaction and the amount of glycerol-6-phosphate, any known method capable of confirming the change in ATP production in cells may be used.

또한, 본 발명은 상기 후보물질이 근육세포의 ATP 생산 수준을 감소시키는 경우, 상기 후보물질이 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자의 발현; 및/또는 Atrogin-1 단백질 및/또는 MuRF1 단백질의 기능 또는 활성을 증진하는지 억제하는지 판단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the present invention provides that, when the candidate material reduces the ATP production level of muscle cells, the candidate material may include Atrogin-1 gene and/or MuRF1 gene expression; And/or it may further comprise the step of determining whether to enhance or inhibit the function or activity of the Atrogin-1 protein and/or the MuRF1 protein.

이때, 상기 후보물질이 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자의 발현을 억제하거나; 또는 Atrogin-1 단백질 및/또는 MuRF1 단백질의 기능 또는 활성을 억제시키는 경우, 상기 후보물질을 근육 감소 관련 질환의 예방 또는 치료용 약물로 선택할 수 있다.In this case, the candidate material inhibits the expression of the Atrogin-1 gene and/or the MuRF1 gene; Alternatively, when the function or activity of Atrogin-1 protein and/or MuRF1 protein is inhibited, the candidate substance may be selected as a drug for preventing or treating muscle loss-related diseases.

본 발명의 스크리닝 방법에 따르면, 먼저 상기 유전자 또는 단백질을 포함하는 세포에 분석하고자 하는 후보물질을 접촉시킬 수 있다.According to the screening method of the present invention, a candidate substance to be analyzed can be contacted with a cell containing the gene or protein first.

상기 후보물질은 통상적인 선정방식에 따라 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자 핵산서열에서 mRNA, 단백질로의 전사, 번역을 촉진하거나 억제하는 물질 또는 Atrogin-1 단백질 및/또는 MuRF1 단백질의 기능 또는 활성을 증진하거나 억제하는 의약으로서의 가능성을 지닌 것으로 추정되거나 또는 무작위적으로 선정된 개별적인 핵산, 단백질, 펩타이드, 기타 추출물 또는 천연물, 화합물 등이 될 수 있다. The candidate substance is a substance that promotes or inhibits transcription or translation from the Atrogin-1 gene and/or MuRF1 gene nucleic acid sequence to mRNA or protein according to a conventional selection method, or the function or activity of the Atrogin-1 protein and/or MuRF1 protein It may be an individual nucleic acid, protein, peptide, other extract or natural product, compound, which is estimated or randomly selected as having potential as a drug to enhance or inhibit .

본 발명에 있어서, “Atrogin-1(uncoupling protein-1)”는 대표적인 근육 특이적 E3 리가아제이다. 다른 근육 질환과 달리, Atrogin-1의 근육 노화에 대한 역할을 상대적으로 알려지지 않았다. 상기 Atrogin-1 단백질은 포유동물, 바람직하게는 인간, 생쥐, 집쥐, 토끼, 오랑우탄, 원숭이, 햄스터, 고양이, 돌고래, 또는 고릴라 등에서 기원하는 단백질을 의미한다. 예컨대, 상기 Atrogin-1 단백질은 인간(homo sapiens) 유래의 GenBank Accession No. NP_478136.1, NP_680482.1; 쥐(Rattus norvegicus) 유래의 GenBank Accession No. NP_598205.1; 또는 생쥐(mus musculus) 유래의 GenBank Accession No. NP_080622.1, AAH27211.1 등의 아미노산 서열을 갖는 Atrogin-1 단백질일 수 있다.In the present invention, “Atrogin-1 (uncoupling protein-1)” is a representative muscle-specific E3 ligase. Unlike other muscle diseases, the role of Atrogin-1 on muscle aging is relatively unknown. The Atrogin-1 protein refers to a protein derived from mammals, preferably humans, mice, rats, rabbits, orangutans, monkeys, hamsters, cats, dolphins, or gorillas. For example, the Atrogin-1 protein is human (homo sapiens)-derived GenBank Accession No. NP_478136.1, NP_680482.1; GenBank Accession No. from rat (Rattus norvegicus). NP_598205.1; or GenBank Accession No. from mice (mus musculus). It may be an Atrogin-1 protein having an amino acid sequence such as NP_080622.1 and AAH27211.1.

본 발명에 있어서, “MuRF1(muscle RING-finger protein 1)”은 포유동물, 바람직하게는 인간, 생쥐, 집쥐, 토끼, 오랑우탄, 원숭이, 햄스터, 고양이, 돌고래, 또는 고릴라 등에서 기원하는 단백질을 의미한다. 예컨대, 상기 MuRF1 단백질은 쥐(Rattus norvegicus) 유래의 GenBank Accession No. AAL16405.1; 또는 생쥐(mus musculus) 유래의 GenBank Accession No. ABB16283.1 등의 아미노산 서열을 갖는 MuRF1 단백질일 수 있다.In the present invention, "MuRF1 (muscle RING-finger protein 1)" refers to a protein originating from mammals, preferably humans, mice, rats, rabbits, orangutans, monkeys, hamsters, cats, dolphins, or gorillas. . For example, the MuRF1 protein is GenBank Accession No. from rat (Rattus norvegicus). AAL16405.1; or GenBank Accession No. from mice (mus musculus). It may be a MuRF1 protein having an amino acid sequence such as ABB16283.1.

일반적으로 체내의 유비퀴틴 리가아제는 소멸 대상 단백질의 표면에, 일종의 사멸 신호로 유비퀴틴(ubiquitin)을 부착(ubiquitination)시킴으로써 해당 단백질이 분해되도록 유도하는 단백질로, 골격근에는 특이적으로 발현하는 Atrogin-1 및 MuRF1이라는 유비퀴틴 리가아제가 존재한다. 그러나, 상기 Atrogin-1 및 MuRF1은 불필요한 단백질 사멸을 유도하는 통상의 체내 유비퀴틴 리가아제와 달리, 주로 병리학적 근손실 또는 근위축이 동반되는 근질환 환자에게서 과발현되는 양상을 보이며, 현재 근감소증(sarcopenia)을 유발하는 분자생물학적인 직접적 원인 중 하나로 알려져 있다. 상기 Atrogin-1 및 MuRF1이 과발현되면 근육세포의 합성에 비해 분해 경로가 지나치게 활성화되고 이로 인해 정상적인 근육세포의 소실이 일어나게 된다. In general, ubiquitin ligase in the body is a protein that induces degradation of the protein by attaching ubiquitin as a kind of apoptosis signal to the surface of the protein to be annihilated. There is a ubiquitin ligase called MuRF1. However, the Atrogin-1 and MuRF1 are overexpressed in patients with myopathy mainly accompanied by pathological muscle loss or muscle atrophy, unlike the normal in vivo ubiquitin ligase that induces unnecessary protein death, and currently, sarcopenia (sarcopenia) ) is known as one of the direct molecular biological causes of When the Atrogin-1 and MuRF1 are overexpressed, the degradation pathway is excessively activated compared to the synthesis of muscle cells, which leads to the loss of normal muscle cells.

이후, 후보물질이 처리된 세포에서 상기 유전자의 발현 양, 단백질의 양 또는 단백질의 활성을 측정할 수 있으며, 측정 결과, 상기 유전자의 발현 양, 단백질의 양 또는 단백질의 활성이 증가 또는 감소되는 것이 측정되면 상기 후보물질은 근력약화로 인한 근육 질환을 예방 및 치료할 수 있는 물질로 판단할 수 있다.Thereafter, it is possible to measure the expression amount of the gene, the amount of the protein, or the activity of the protein in the cells treated with the candidate substance, and as a result of the measurement, the expression amount of the gene, the amount of the protein or the activity of the protein is increased or decreased When measured, the candidate material may be determined as a material capable of preventing and treating muscle diseases caused by muscle weakness.

상기 방법에서 유전자의 발현 양, 단백질의 양 또는 단백질의 활성을 측정하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 수행될 수 있는데, 예컨대 역전사 중합효소 연쇄반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction), 실시간 중합효소 연쇄반응(real time-polymerase chain reaction), 웨스턴 블랏, 노던 블랏, ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay), 방사선 면역분석(RIA: radioimmunoassay), 방사면역확산법(radioimmunodiffusion) 및 면역침전분석법(immunoprecipitation assay) 등을 이용하여 수행할 수 있다.In the above method, the method for measuring the expression amount of a gene, the amount of a protein, or the activity of a protein may be performed through various methods known in the art, for example, reverse transcriptase-polymerase chain reaction, real-time Real time-polymerase chain reaction, Western blot, Northern blot, ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), radioimmunoassay (RIA), radioimmunodiffusion and immunoprecipitation assay ), etc. can be used.

본 발명의 스크리닝 방법을 통해 얻은, Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자 발현을 억제시키거나 단백질의 기능을 억제시키는 활성을 나타내는 후보물질은, 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 및 치료제 후보물질이 될 수 있다. A candidate substance that inhibits Atrogin-1 gene and/or MuRF1 gene expression or inhibits protein function obtained through the screening method of the present invention is a candidate substance for the prevention and treatment of muscle diseases caused by muscle weakness. can

예컨대, 상기 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자 발현을 억제시키거나 단백질의 기능을 억제시키는 활성을 나타내는 후보물질은 Atrogin-1 저해제 또는 MuRF1 저해제일 수 있다. 상기 “Atrogin-1 저해제” 또는 “MuRF1 저해제”는 근력약화로 인한 근육 질환환자에서 근육세포의 ATP 생산을 증가시키는 효과를 나타내는 약물을 의미한다. 예컨대, 상기 Atrogin-1 저해제 또는 MuRF1 저해제는 각각 Atrogin-1 유전자 또는 MuRF1 유전자의 mRNA 발현 또는 이의 단백질을 넉다운(knock-down)시키거나, 기능 또는 활성을 감소시키는 모든 제제를 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 Atrogin-1 저해제 또는 MuRF1 저해제는 각각 Atrogin-1 유전자 또는 MuRF1 유전자에 상보적인 서열을 포함하는 안티센스-올리고뉴클레오타이드, siRNA, shRNA, miRNA 또는 이를 포함하는 벡터; 또는 Atrogin-1 단백질 또는 MuRF1 단백질에 특이적인 항체 중 어느 하나일 수 있다.For example, the candidate substance that inhibits Atrogin-1 gene and/or MuRF1 gene expression or inhibits protein function may be an Atrogin-1 inhibitor or a MuRF1 inhibitor. The “Atrogin-1 inhibitor” or “MuRF1 inhibitor” refers to a drug that has an effect of increasing ATP production in muscle cells in patients with muscle disease due to muscle weakness. For example, the Atrogin-1 inhibitor or MuRF1 inhibitor may include any agent that knocks down the mRNA expression of the Atrogin-1 gene or the MuRF1 gene, or a protein thereof, or reduces the function or activity, respectively. In the present invention, the Atrogin-1 inhibitor or MuRF1 inhibitor is an antisense-oligonucleotide, siRNA, shRNA, miRNA, or a vector comprising the same, each comprising a sequence complementary to the Atrogin-1 gene or MuRF1 gene; Or it may be any one of antibodies specific for Atrogin-1 protein or MuRF1 protein.

본 명세서에서, “siRNA”는 표적 유전자의 mRNA의 절단을 통해 RNA 간섭현상을 유도하는 이중사슬 RNA를 의미하며, 표적 유전자의 mRNA와 같은 서열을 가지는 센스서열의 RNA 가닥과 이와 상보적인 서열을 가지는 안티센스 서열의 RNA 가닥으로 구성된다. As used herein, “siRNA” refers to double-stranded RNA that induces RNA interference through cleavage of mRNA of a target gene, and has an RNA strand of a sense sequence having the same sequence as the mRNA of a target gene and a complementary sequence thereto. It consists of an RNA strand of antisense sequence.

상기 siRNA는 시험관 내에서 합성한 siRNA 자체 또는 siRNA를 코딩하는 염기서열을 발현 벡터에 삽입하여 발현되는 형태를 포함할 수 있다.The siRNA may include a form in which siRNA synthesized in vitro or a nucleotide sequence encoding the siRNA is inserted into an expression vector to be expressed.

본 발명에 있어서, 상기 “벡터”는 폴리펩타이드를 코딩하는 게놈 내로 삽입된 외부 DNA를 포함하는 유전자 작제물을 말한다.In the present invention, the "vector" refers to a genetic construct comprising an external DNA inserted into a genome encoding a polypeptide.

본 발명과 관련된 벡터는 상기 유전자를 저해하는 핵산 서열이 게놈 내로 삽입된 벡터로서, 이들 벡터는 DNA 벡터, 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오파아지 벡터, 효모 벡터 또는 바이러스 벡터를 예로 들 수 있다.The vector related to the present invention is a vector in which a nucleic acid sequence inhibiting the gene is inserted into the genome, and these vectors include a DNA vector, a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector, a yeast vector, or a viral vector.

또한, 상기 안티센스는 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자 또는 그의 단편으로부터 전사되는 mRNA 서열 전체 또는 일부와 상보적인 서열을 지니고, 상기 mRNA와 결합하여 상기 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자 또는 단편의 발현을 억제할 수 있다.In addition, the antisense has a sequence complementary to all or part of an mRNA sequence transcribed from the Atrogin-1 gene and/or MuRF1 gene or fragment thereof, and binds to the mRNA to form the Atrogin-1 gene and/or MuRF1 gene or fragment. expression can be inhibited.

또한, 상기 shRNA(short hairpin RNA)는 인간 또는 생쥐상의 shRNA 공통 염기서열 부위를 표적으로 하여 통상의 방법에 따라 제작된 것을 사용할 수 있다. In addition, the shRNA (short hairpin RNA) may be prepared according to a conventional method by targeting the shRNA common nucleotide sequence site on a human or mouse.

또한, 항체는 Atrogin-1 단백질 및/또는 MuRF1 단백질에 대한 다클론 항체, 단클론 항체, 인간 항체 및 인간화 항체를 사용할 수 있다.In addition, the antibody may be a polyclonal antibody, a monoclonal antibody, a human antibody, or a humanized antibody against Atrogin-1 protein and/or MuRF1 protein.

상기 항체 단편의 예로는, Fab, Fab', F(ab')2 및 Fv 단편; 디아바디(diabody); 선형항체(Zapata et al., Protein Eng. 8(10):1057-1062(1995)); 단일쇄 항체 분자; 및 항체 단편으로부터 형성된 다중 특이성 항체 등이 포함된다.Examples of the antibody fragment include Fab, Fab', F(ab') 2 and Fv fragments; diabody; linear antibody (Zapata et al., Protein Eng. 8(10):1057-1062(1995)); single chain antibody molecules; and multispecific antibodies formed from antibody fragments, and the like.

항체를 파파인(papain)으로 분해하면 2개의 동일한 항원 결합 단편, 즉 단일 항원 결합 부위가 있는 각 “Fab” 단편, 및 그 나머지인 “Fc” 단편이 생성된다. 펩신을 처리하면, 2개의 항원 결합 부위가 있으며 여전히 항원에 교차결합 할 수 있는 F(ab')2 단편이 생성된다. Fv는 완전한 항원 인식 및 결합 부위를 포함하는 최소한의 항체 단편이다. 이 부위는 하나의 중쇄 및 하나의 경쇄 가변 영역의 이합체로 구성되며, 비공유결합으로 단단히 결합되어 있다.Papain digestion of the antibody yields two identical antigen-binding fragments, one “Fab” fragment with a single antigen-binding site, and the other “Fc” fragment. Pepsin treatment yields an F(ab') 2 fragment that has two antigen binding sites and is still capable of cross-linking antigen. Fvs are minimal antibody fragments that contain complete antigen recognition and binding sites. This region consists of a dimer of one heavy chain and one light chain variable region and is tightly bound non-covalently.

다클론 항체의 제조방법은 당업자에게 공지되어 있다. 다클론 항체는 포유동물에 1회 이상 면역화제를 주입, 필요한 경우 면역 보강제와 함께 주입하여 제조할 수 있다. 통상, 면역화제 및/또는 면역 보강제는 포유 동물에 피하주사 또는 복강내 주사로 수회 주입된다. 면역화제는 본 발명의 단백질 또는 이의 융합 단백질일 수 있다. 면역화되는 포유동물에 면역원성이 있는 것으로 공지된 단백질과 함께 면역화제를 주사하는 것이 효과적일 수 있다. Methods for preparing polyclonal antibodies are known to those skilled in the art. The polyclonal antibody can be prepared by injecting an immunizing agent into a mammal at least once and, if necessary, by injecting it with an adjuvant. Typically, the immunizing agent and/or adjuvant is injected into the mammal several times by subcutaneous or intraperitoneal injection. The immunizing agent may be a protein of the invention or a fusion protein thereof. It may be effective to inject an immunizing agent with a protein known to be immunogenic in the mammal being immunized.

본 발명에 따른 단클론 항체는 문헌(Kohler et al. Nature, 256:495(1975))에 기재된 하이브리도마 방법으로 제조하거나 또는 재조합 DNA 방법(예를 들어, 미국 특허 제4,816,576호 참조)으로 제조할 수 있다. 단클론 항체는 또한, 문헌(Clackson et al. Nature, 352:624-628(1991) 및 Marks et al. J. Mol. Biol., 222:581-597(1991))에 기재된 기술을 이용하여 파지 항체 라이브러리로부터 단리할 수 있다.The monoclonal antibody according to the present invention can be prepared by the hybridoma method described in the literature (Kohler et al. Nature, 256:495 (1975)) or by the recombinant DNA method (see, e.g., U.S. Patent No. 4,816,576). can Monoclonal antibodies were also prepared using the techniques described in Clackson et al. Nature, 352:624-628 (1991) and Marks et al. J. Mol. Biol., 222:581-597 (1991) as phage antibodies. can be isolated from the library.

본 발명에서의 단클론 항체는 구체적으로, 목적하는 활성을 발휘한다면 중쇄 및/또는 경쇄의 일부분이 특정 종으로부터 유래된 항체 또는 특정 항체 클래스 또는 서브 클래스에 속하는 항체에 상응하는 서열과 동일하거나 상동성이 있지만, 쇄(들)의 나머지는 다른 종으로부터 유래된 항체 또는 다른 항체 클래스 또는 서브 클래스에 속하는 항체 또는 그러한 항체의 단편과 동일하거나 상동성이 있는 “키메라” 항체를 포함한다(Morrison et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:6851-6855(1984)).Specifically, the monoclonal antibody in the present invention is identical to or homologous to a sequence corresponding to an antibody derived from a specific species or an antibody belonging to a specific antibody class or subclass, provided that the monoclonal antibody exhibits the desired activity. However, the remainder of the chain(s) includes “chimeric” antibodies that are identical or homologous to antibodies derived from other species or antibodies belonging to different antibody classes or subclasses or fragments of such antibodies (Morrison et al. Proc). Natl. Acad. Sci. USA, 81:6851-6855 (1984)).

비-인간(예컨대, 쥐과 동물) 항체의 “인간화” 형태는 비-인간 면역글로불린으로부터 유도된 최소서열을 포함하는 키메라 면역글로불린, 면역글로불린 쇄 또는 그의 단편(예를 들어, Fv, Fab, Fab', F(ab')2 또는 항체의 다른 항원 결합 서열)이다. 대부분의 경우 인간화 항체는 수용자의 상보성 결정(CDR)의 잔기를 원하는 특이성, 친화도 및 능력을 갖는 생쥐, 쥐 또는 토끼와 같은 인간 이외의 종(공여자 항체)의 CDR 잔기로 치환시킨 인간 면역글로불린(수용자 항체)을 포함한다. 몇몇 경우에 인간 면역글로불린의 Fv 프레임워크 잔기는 상응하는 비-인간 잔기에 의해 치환된다. 또한, 인간화 항체는 수용 항체, 또는 도입되는 CDR 또는 프레임워크 서열에서 발견되지 않는 잔기를 포함할 수 있다. 인간화 항체는 하나 이상, 일반적으로 둘 이상의 가변 도메인을 실질적으로 모두 포함하며, 여기서 모든 또는 실질적으로 모든 CDR 영역은 비-인간 면역글로불린의 영역에 대응하며, 모든 또는 실질적으로 모든 FR 영역은 인간 면역글로불린 서열의 영역에 해당한다. 또한, 인간화 항체는 면역글로불린 불변 영역(Fc)의 적어도 일부, 일반적으로 인간 면역글로불린 영역의 일부를 포함한다(Presta, Curr. Op. Struct. Biol. 2:593-596(1992))."Humanized" forms of non-human (eg, murine) antibodies are chimeric immunoglobulins, immunoglobulin chains, or fragments thereof (eg, Fv, Fab, Fab') comprising minimal sequences derived from non-human immunoglobulins. , F(ab')2 or other antigen-binding sequence of the antibody). In most cases, humanized antibodies are human immunoglobulins in which residues from the recipient's complementarity determining (CDR) are substituted with CDR residues from a non-human species (donor antibody), such as mice, rats or rabbits, having the desired specificity, affinity, and ability. recipient antibody). In some cases, Fv framework residues of a human immunoglobulin are replaced by corresponding non-human residues. In addition, a humanized antibody may comprise residues that are not found in the recipient antibody, or in the CDR or framework sequences into which it is introduced. A humanized antibody comprises substantially all of one or more, generally two or more variable domains, wherein all or substantially all of the CDR regions correspond to regions of a non-human immunoglobulin and all or substantially all of the FR regions are of a human immunoglobulin. It corresponds to the region of the sequence. In addition, humanized antibodies comprise at least a portion of an immunoglobulin constant region (Fc), generally a portion of a human immunoglobulin region (Presta, Curr. Op. Struct. Biol. 2:593-596 (1992)).

이와 같은 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 및 치료를 위한 후보물질은 이후의 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 및 치료제 개발 과정에서 선도물질(leading compound)로서 작용하게 되며, 선도물질이 Atrogin-1 및/또는 MuRF1 유전자 또는 그로부터 발현되는 단백질의 기능을 억제시키는 효과를 나타낼 수 있도록 그 구조를 변형시키고 최적화함으로써, 새로운 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 및 치료제를 개발할 수 있다.Candidate substances for the prevention and treatment of muscle diseases caused by muscle weakness act as a leading compound in the process of developing a treatment for and preventing muscle diseases caused by muscle weakness. By modifying and optimizing the structure of the MuRF1 gene or a protein expressed therefrom to exhibit the effect of inhibiting the function, it is possible to develop a new preventive and therapeutic agent for muscle disease caused by muscle weakness.

본 발명에서 유전공학적 기술과 관련된 사항은 샘브룩 등의 문헌(Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory Press, Cold Spring Harbor, N. Y. (2001)) 및 프레드릭 등의 문헌(Frederick M. Ausubel et al., Current protocols in molecular biology volume 1, 2, 3, John Wiley & Sons, Inc. (1994))에 개시되어 있는 내용에 의해 보다 명확하게 된다.Matters related to genetic engineering in the present invention are Sambrook et al. (Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001)) and Frederick et al. M. Ausubel et al., Current protocols in molecular biology volume 1, 2, 3, John Wiley & Sons, Inc. (1994)) makes it clearer.

본 발명에 있어서, “근육질환”은 근력약화로 인해 발생할 수 있는 모든 질환을 의미하며, 예컨대 근육감소증, 근위축증(muscular atrophy), 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy) 또는 심위축증일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 근육감소증은 노화성 근육감소증일 수 있다.In the present invention, "muscle disease" refers to any disease that can occur due to muscle weakness, for example, sarcopenia, muscular atrophy, muscle dystrophy or cardiac atrophy, but is limited thereto. it is not For example, the sarcopenia may be age-related sarcopenia.

상기 “근력약화”는 한 개 또는 그 이상의 근육의 힘이 감소된 상태를 의미한다. 상기 근력약화는 어느 한 근육이나, 몸의 한 쪽, 상지나 하지 등에 국한될 수도 있고, 전신에 걸쳐 나타날 수도 있다. 또한, 근 피로나 근육통을 포함하는 주관적인 근력약화 증상은 의학적 검진을 통해 객관적인 방법으로 정량화될 수 있다. 근력약화의 원인으로는 근육세포의 ATP 생산 감소, 근손상, 근육세포의 분화 감소 등으로 인한 근육량 감소, 근육 노화 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 근력약화는 근육세포의 ATP 생산 감소로 인한 근육량 감소일 수 있다.The “weakened muscle strength” refers to a state in which the strength of one or more muscles is reduced. The muscle weakness may be limited to any one muscle, one side of the body, upper or lower extremities, or the like, or may appear throughout the body. In addition, subjective muscle weakness symptoms including muscle fatigue or muscle pain can be quantified in an objective way through medical examination. The causes of muscle weakness include, but are not limited to, decreased ATP production of muscle cells, muscle damage, decreased muscle mass due to decreased differentiation of muscle cells, and the like, muscle aging, and the like. For example, the muscle weakness may be a decrease in muscle mass due to a decrease in ATP production in muscle cells.

노화성 근육감소증은 팔, 다리 등을 구성하는 골격근이 크게 줄어드는 근육 질환으로서, 노화 때문에 근육세포가 줄어든데다 활동이 부족해 발생한다. Age-related sarcopenia is a muscle disease in which the skeletal muscles that make up the arms and legs are greatly reduced.

근위축증은 근육이 위축되는 질환으로서, 팔, 다리의 근육이 거의 좌우 대칭적으로 점점 위축되어 가는 것으로 여러 형태가 있다. 가장 많은 것은 근위축성 측삭경화증과 척수성진행성 근위축증이다. 상기 질병 모두 척수에 있는 운동신경섬유 및 세포의 진행성 변성에 의한 것이지만 원인은 불명확하다. 구체적으로, 근위축성 측상경화증은 '루게릭병'이라고도 하며, 척수신경이나 간뇌의 운동세포가 서서히 파괴되어 이 세포의 지배를 받는 근육이 위축되어 힘을 쓰지 못하게 되는 병이다. 척수성진행성 근위축증은 추체로의 변성이 없고, 척수 전각세포의 변성이 만성으로 진행한다. Muscular atrophy is a disease in which muscles are atrophied, and there are various types of muscle atrophy in the arms and legs in an almost symmetrical manner. The most common are amyotrophic lateral sclerosis and spinal progressive muscular atrophy. All of the above diseases are caused by progressive degeneration of motor nerve fibers and cells in the spinal cord, but the cause is unknown. Specifically, amyotrophic lateral sclerosis, also called 'lou Gehrig's disease', is a disease in which motor cells of the spinal nerves or diencephalon are gradually destroyed, and the muscles controlled by these cells atrophy and cannot use their strength. Spinal progressive muscular atrophy has no cone degeneration and chronic degeneration of anterior horn cells in the spinal cord.

근육 퇴행 위축이란, 점진적인 근위축과 근쇠약이 나타나는 질환으로서, 병리학적으로 근육섬유의 괴사를 특징으로 하는 퇴행성 근육병증을 의미한다. 근세포막의 손상으로 근육섬유의 괴사와 퇴행과정을 거쳐 근력저하 및 위축이 발생하게 된다. 근육 퇴행 위축은 근육 약화의 범위와 분포, 발병 연령, 진행 속도, 증상의 중증도, 가족력에 따라 하위 질병으로 나누어질 수 있으며, 상기 근육 퇴행 위축의 비제한적인 예로서, 뒤시엔느 근이영양증, 베커 근이영양증, 사지골반 근이영양증, 에머리-드라이푸스 근이영양증, 안면 견갑상환 근이영양증, 근긴장성 근이영양증, 안구 인두 근이영양증, 말단 근육 근이영양증 또는 선천성 근이영양증을 들 수 있다.Muscle degenerative atrophy is a disease in which progressive muscle atrophy and muscle weakness appear, and pathologically means degenerative myopathy characterized by necrosis of muscle fibers. Damage to the muscle cell membrane leads to necrosis and degeneration of muscle fibers, resulting in muscle weakness and atrophy. Muscle degenerative atrophy can be divided into sub-diseases according to the extent and distribution of muscle weakness, age of onset, rate of progression, severity of symptoms, and family history. , limb-pelvic muscular dystrophy, Emery-Dreyfus muscular dystrophy, facial scapular dystrophy, myotonic muscular dystrophy, oropharyngeal muscular dystrophy, distal muscular dystrophy or congenital muscular dystrophy.

심위축증은 심장이 외부적이거나 내부적인 요인에 의해서 위축되어 가는 것으로서, 기아, 소모성질환, 노쇠했을 때 심근섬유가 마르고 가늘어져 지방조직의 감소를 유발하는 심장의 갈색위축 증세를 일으킬 수 있다. Cardiac atrophy is the atrophy of the heart due to external or internal factors, and it can cause brown atrophy of the heart that causes the reduction of fat tissue by drying out and thinning myocardial fibers when starvation, wasting disease, or old age.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명은 근육세포의 ATP 생산 변화 여부를 확인함으로써, 근력약화로 인한 근육 질환의 치료제를 스크리닝하는 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method for screening a therapeutic agent for a muscle disease caused by muscle weakness by checking whether or not the ATP production of muscle cells is changed.

도 1은 표준물질(Exedin-4)에 의한 근육분해 효소의 발현 감소를 확인한 것으로, 분화된 근관세포에 표준물질(Exendin-4)을 처리한 후 근위축 마커인 근육분해 효소 아트로진-1(Atrogin-1) 및 MuRF1(Muscle RING-finger protein-1)의 mRNA 발현 수준을 확인한 결과이다. 도 1에서는 근위축 마커인 근육분해 효소들의 mRNA 발현이 비처리군(control)에 비해 감소되는 것이 관찰되었다.
도 2는 표준물질(Exendin-4)에 의한 근육 활성인자 단백질의 발현 증가 정도를 확인한 것으로, 분화된 근관세포에 표준물질(Exendin-4) 처리는 10 ng/ml의 TNF-α만을 처리하여 근 위축증이 유도된 근관세포에서 근육활성과 관련된 인자(AKT 및 mTOR)의 활성 발현 감소 수준을 억제하는 것으로 관찰되었다.
도 3은 근육세포의 분화기간 및 근위축증 유도 물질의 처리기간에 따른 ATP 변화를 확인한 것으로, 세포에서의 ATP 변화를 알아보기 위한 방법으로 널리 사용되고 있는 루시퍼라제/루시페린 반응법(왼쪽 도면)을 이용하여, 말 혈청이 포함된 분화배지(DM)에 의한 근육아세포의 근관세포로의 분화기간 및 근위축 유도 인자 처리 기간이 증가함에 따라 ATP 활성이 증가됨이 관찰되었다(오른쪽 그래프).
도 4는 표준물질(Exendin-4)을 이용한 근육세포에서의 ATP 변화를 관찰한 것으로, 루시퍼라제/루시페린 반응법을 이용하여 분화된 근관세포에서 표준물질(Exendin-4)을 처리한 후, 근관세포에서의 ATP 변화를 관찰한 것이다. 도 4에서는 표준물질(Exendin-4)를 처리한 근관세포가 비처리군(control)에 비해 ATP 활성이 감소하는 것이 관찰되었으며, 오른쪽 그래프는 100% Luminescence의 수준을 시작점으로 나타낸 것이다.
도 5는 후보물질 군을 이용한 ATP 변화를 실험한 결과를 나타낸 것으로, 루시퍼라제/루시페린 반응법을 이용하여 분화된 후보물질 군을 처리한 후 근관세포에서의 ATP 변화를 관찰한 것이다. 도 5에서는 후보물질을 처리한 근관세포에서 다양하게 변화되는 ATP 활성이 관찰되었다.
Figure 1 confirms the decrease in the expression of the myolytic enzyme by the standard material (Exedin-4), after treating the differentiated myotube cells with the standard material (Exendin-4), the myolytic enzyme atrozin-1, a marker of muscle atrophy (Atrogin-1) and MuRF1 (Muscle RING-finger protein-1) mRNA expression levels were confirmed. In Figure 1, it was observed that the mRNA expression of the muscle degrading enzymes, which are markers of muscle atrophy, decreased compared to the untreated group (control).
Figure 2 confirms the increase in the expression of the muscle activator protein by the standard substance (Exendin-4), the standard substance (Exendin-4) treatment in differentiated myotube cells was treated with only 10 ng/ml of TNF-α. It was observed to suppress the level of decreased activity expression of factors related to muscle activity (AKT and mTOR) in atrophy-induced myotube cells.
Figure 3 confirms the ATP change according to the differentiation period of muscle cells and the treatment period of the muscle atrophy-inducing substance, using the luciferase / luciferin reaction method (left figure), which is widely used as a method to find out the ATP change in cells , It was observed that ATP activity increased as the differentiation period of myoblasts into myotubes and the treatment period of muscle atrophy-inducing factors increased by the differentiation medium (DM) containing horse serum (right graph).
4 is an observation of ATP changes in muscle cells using a standard substance (Exendin-4). ATP changes in cells were observed. In FIG. 4 , it was observed that myotube cells treated with the standard substance (Exendin-4) had decreased ATP activity compared to the untreated group (control), and the graph on the right shows the level of 100% Luminescence as a starting point.
5 shows the results of an experiment on ATP change using the candidate substance group, and the ATP change in myotube cells was observed after treating the differentiated candidate substance group using the luciferase/luciferin reaction method. In FIG. 5 , variously changed ATP activities were observed in myotube cells treated with candidate substances.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. The following examples only illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[실시예][Example]

실시예 1: 표준물질에 의한 근육분해 효소의 발현 감소 확인Example 1: Confirmation of reduction in expression of myolytic enzymes by standard substances

근 위축증 발병시 근육 단백질 분해효소이며 근위축 마커인 아트로진-1(Atrogin-1) 및 MuRF1(Muscle RING-finger protein 1)의 유전자의 발현이 증가한다고 알려져 있다. 이에 표준물질에 의한 근육 분해효소의 발현 감소를 확인하고자 하였다. It is known that the expression of genes of Atrogin-1 and MuRF1 (Muscle RING-finger protein 1), which are muscle proteases and muscle atrophy markers, are increased during the onset of muscular dystrophy. Therefore, it was attempted to confirm the decrease in the expression of muscle degrading enzyme by the standard material.

구체적으로, 말 혈청이 2%(v/v)로 포함된 분화 배지에서 C2C12 세포 (근육아세포주)를 5일 동안 배양하여 근관세포로 분화시켰다. 분화된 근관세포에 아무것도 처리하지 않은 정상 근관세포를 대조군으로 하고, 분화된 근관세포에 기존에 알려진 근 감소증 치료제인 표준물질(Exendin-4) 50 nM을 48시간 동안 처리한 근관세포를 실험군으로 하였다. 이후, 대조군과 실험군의 세포로부터 총 RNA를 추출하고, cDNA을 합성한 후 PCR 방법을 사용하여 근육 단백분해 효소인 Atrogin-1 및 MuRF1(Muscle RING-finger protein-1)의 유전자의 발현 수준을 비교하였다. Specifically, C2C12 cells (myoblasts) were cultured for 5 days in a differentiation medium containing horse serum at 2% (v/v) to differentiate them into myotubes. Normal myotube cells untreated with differentiated myotube cells were used as a control group, and myotube cells treated with a standard substance (Exendin-4) 50 nM, a known treatment for sarcopenia, for 48 hours, were used as the experimental group. . Thereafter, total RNA was extracted from the cells of the control group and the experimental group, cDNA was synthesized, and the expression levels of the muscle proteolytic enzymes Atrogin-1 and MuRF1 (Muscle RING-finger protein-1) were compared using the PCR method. did.

그 결과(도 1), 표준물질 (Exendin-4) 처리군(실험군)은 근위축 마커인 근육분해 효소들의 mRNA 발현이 대조군에 비해 감소하는 것으로 확인되었다. As a result (FIG. 1), it was confirmed that the mRNA expression of the muscle degrading enzymes, a marker of muscle atrophy, in the standard substance (Exendin-4) treatment group (experimental group) was decreased compared to the control group.

실시예 2: 표준물질에 의한 근육 활성인자의 증가 확인Example 2: Confirmation of increase in muscle activator by standard material

PI3K/AKT 및 mTOR이 활성되는 신호전달 기작은 근육활성에 중요한 인자로 알려져 있다. 이에 상기 실시예 1의 결과를 바탕으로 근육 위축에 대한 근감소증 치료제 표준물질(Exendin-4)의 처리를 통해 근육 활성인자의 발현 변화를 관찰하였다. 상기 실시예 1과 같은 방법으로 근육아세포주인 C2C12 세포로부터 분화된 근관세포에 아무것도 처리하지 않은 정상 근관세포(대조군), 10 ng/mL의 TNF-α 만을 처리하여 근 위축증이 유도된 근관세포(음성 대조군), 10 ng/mL의 TNF-α와 50 nM의 표준물질 (Exendin-4)을 함께 처리한 근관세포(실험군)를 48시간 동안 배양하였다. 그런 다음, 각 실험군의 근관세포를 대상으로 근육활성과 관련된 인자(AKT 및 mTOR)의 활성 발현 수준을 비교하였다. The signaling mechanisms by which PI3K/AKT and mTOR are activated are known to be important factors for muscle activity. Therefore, based on the results of Example 1, a change in the expression of muscle activators was observed through treatment with a standard substance (Exendin-4) for the treatment of sarcopenia for muscle atrophy. Normal myotube cells (control) untreated to myotubule cells differentiated from the myoblast cell line C2C12 cells in the same manner as in Example 1, and myotube cells induced by muscular dystrophy by treatment with only 10 ng/mL of TNF-α (negative) control), myotube cells (experimental group) treated together with 10 ng/mL of TNF-α and 50 nM of standard (Exendin-4) were cultured for 48 hours. Then, the expression levels of muscle activity-related factors (AKT and mTOR) were compared in myotube cells of each experimental group.

그 결과(도 2), 표준물질 (Exendin-4) 처리군은 근위축 마커인 근육분해 효소들의 mRNA 발현이 대조군에 비해 TNF-α에 의한 근육 활성인자의 활성감소 수준을 억제하는 경향을 나타내었다.As a result (FIG. 2), the standard substance (Exendin-4) treatment group showed a tendency to suppress the level of decrease in the activity of muscle activators caused by TNF-α compared to the control group in mRNA expression of muscle degrading enzymes, which are markers of muscle atrophy. .

실시예 3: 근육세포 분화기간 및 근 위축증 유도물질 처리기간에 따른 ATP 변화 확인Example 3: Confirmation of ATP change according to muscle cell differentiation period and muscular dystrophy inducing material treatment period

ATP는 생존 세포의 특징으로 대사 반응, 물질 운송 및 근육 움직임과 같은 세 가지 일반적인 유형의 세포 반응에 에너지를 전달하는 역할을 한다. 루시페라제/루시페린 발광 반응은 ATP가 필요한 것으로 알려져 있어 세포에서의 ATP 변화를 알아보기 위한 방법으로 널리 사용되고 있다(도 3의 좌측). 이에, 말 혈청이 포함된 분화배지에서 C2C12 세포(근육아세포주)를 2%(v/v) 5일 동안 배양하여 근관세포로 분화시켰다. 그 후 6일 동안 성장 배지에 근 위축 유도인자(TNF-α 10 ng/mL)를 처리하여 배양하였다. 각 관찰 시간에서 ATP 용액 100 ㎕을 10분 처리하여 발광 강도를 측정하였다. ATP is a hallmark of living cells and is responsible for transferring energy to three general types of cellular reactions: metabolic reactions, material transport, and muscle movement. Since the luciferase/luciferin luminescence reaction is known to require ATP, it is widely used as a method for examining changes in ATP in cells (left side of FIG. 3). Accordingly, C2C12 cells (myoblasts) were cultured for 5 days at 2% (v/v) in a differentiation medium containing horse serum to differentiate them into myotubes. After that, the growth medium was treated with a muscle atrophy inducer (TNF-α 10 ng/mL) and cultured for 6 days. At each observation time, 100 μl of ATP solution was treated for 10 minutes to measure luminescence intensity.

그 결과(도 3), 근육아세포의 근관세포로 분화 분화기간이 길어질수록, 그리고 근위축 유도인자 처리 기간이 증가함에 따라 ATP 활성이 증가하는 결과를 보였다(도 3의 우측). As a result (FIG. 3), as the differentiation period of myoblasts into myotube cells increased, and the duration of treatment with the muscle atrophy inducer increased, ATP activity increased (right side of FIG. 3).

실시예 4: 표준물질을 이용한 근육 세포에서의 ATP 변화 확인Example 4: Confirmation of ATP Changes in Muscle Cells Using Standards

상기 실시예 3의 결과를 바탕으로 근감소증 치료제 표준물질 (Exendin-4)에 의한 근육세포에서의 ATP 변화 양상을 상기 실시예 1과 같은 루시페라제/루시페린 반응법을 이용하여 확인하였다. 상기 실시예 1과 같은 방법으로 근육아세포주인 C2C12 세포로부터 분화된 근관세포에 아무것도 처리하지 않은 대조군과 종래 알려진 근감소증 치료제 표준물질(Exendin-4) 50 nM을 48시간 동안 처리한 실험군에 ATP 용엑 100 ㎕을 10분동안 처리하여 발광 강도를 측정하였다. Based on the results of Example 3, the ATP change pattern in muscle cells by the sarcopenia treatment standard material (Exendin-4) was confirmed using the luciferase/luciferin reaction method as in Example 1. ATP solution 100 in the control group that was not treated with any myotube cells differentiated from the myoblast line C2C12 cells in the same manner as in Example 1 and the experimental group treated with 50 nM of the conventionally known sarcopenia treatment standard (Exendin-4) for 48 hours The luminescence intensity was measured by treating [mu]l for 10 minutes.

그 결과(도 4), 표준물질(Exendin-4) 처리군에서 ATP 활성이 대조군보다 증가하는 결과를 보였다.As a result (Fig. 4), the standard substance (Exendin-4) treated group showed an increase in ATP activity than the control group.

실시예 5: 후보물질을 이용한 근육세포에서의 ATP 변화 확인Example 5: Confirmation of ATP changes in muscle cells using candidate substances

상기 표준물질에 의한 확인된 근육세포에서의 ATP 변화를 이용하여, 근감소증 치료를 위한 후보물질을 선별하기 위해 후보물질을 처리하여 근육세포에서의 ATP 변화를 스크리닝하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 말 혈청이 포함된 분화 배지에서 C2C12 세포(근육아세포주)를 근관세포로 분화시켰다. 분화 5일째 성장 배지에 후보물질을 제조하여 처리하였다. 처리 2일째 ATP 용액 100 ㎕씩 처리한 후 10분 뒤 발광 강도를 측정하였다. Using the ATP change in the muscle cells identified by the standard material, the ATP change in the muscle cells was screened by treating the candidate material to select a candidate material for the treatment of sarcopenia. C2C12 cells (myoblasts) were differentiated into myotubes in a differentiation medium containing horse serum in the same manner as in Example 1. On the 5th day of differentiation, a candidate material was prepared and treated in the growth medium. On the second day of treatment, 100 μl of ATP solution was treated, and luminescence intensity was measured 10 minutes later.

그 결과(도 5), 후보물질을 처리한 실험군에서 ATP 활성의 수준이 다양하게 변화되는 것이 확인되었다. As a result (FIG. 5), it was confirmed that the level of ATP activity was variously changed in the experimental group treated with the candidate substance.

Claims (8)

근육세포를 후보물질과 인체 외에서 접촉시킨 후,
상기 후보물질이 근육세포의 ATP 생산을 증가시키는지 또는 감소시키지 판단하는 것을 포함하는 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
After contacting the muscle cells with the candidate substance outside the human body,
A method of screening for a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, comprising determining whether the candidate substance increases or decreases ATP production in muscle cells.
제1항에 있어서,
후보물질이 근육세포의 ATP 생산을 감소시키는 경우, 상기 후보물질을 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물로 판정하는, 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
According to claim 1,
When the candidate substance reduces ATP production in muscle cells, determining the candidate substance as a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, a method for screening a drug for preventing or treating muscle disease.
제1항에 있어서,
근육세포의 ATP 생산 변화 여부는 루시퍼라제/루시페린 발광 반응 또는 글리세롤-6-포스페이트의 생성량 변화를 통해 확인하는 것인, 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
According to claim 1,
A method of screening for a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, wherein the change in ATP production in muscle cells is confirmed through a luciferase/luciferin luminescent reaction or a change in the amount of glycerol-6-phosphate.
제1항에 있어서,
상기 스크리닝 방법은 상기 후보물질이 Atrogin-1 단백질 및/또는 MuRF1 단백질의 기능 또는 활성을 증진하는지 또는 억제하는지 판단하는 것을 추가로 포함하는 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
According to claim 1,
The screening method is a screening method of a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, further comprising determining whether the candidate material enhances or inhibits the function or activity of the Atrogin-1 protein and/or MuRF1 protein.
제4항에 있어서,
상기 후보물질이 Atrogin-1 단백질 및/또는 MuRF1 단백질의 기능 또는 활성을 억제하는 경우, 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물로 판정하는, 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
5. The method of claim 4,
When the candidate substance inhibits the function or activity of Atrogin-1 protein and/or MuRF1 protein, a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, which is determined as a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness screening method.
제1항에 있어서,
상기 스크리닝 방법은 상기 후보물질이 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자의 발현을 증진하는지 또는 억제하는지 판단하는 것을 추가로 포함하는 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
According to claim 1,
The screening method is a screening method of a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, further comprising determining whether the candidate material promotes or inhibits the expression of the Atrogin-1 gene and/or the MuRF1 gene.
제6항에 있어서,
상기 후보물질이 Atrogin-1 유전자 및/또는 MuRF1 유전자의 발현을 억제하는 경우, 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물로 판정하는, 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
7. The method of claim 6,
When the candidate material inhibits the expression of the Atrogin-1 gene and/or MuRF1 gene, it is determined as a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, screening for a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness Way.
제1항에 있어서,
근력약화로 인한 근육 질환은 근육감소증, 근위축증(muscular atrophy), 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy) 또는 심위축증인, 근력약화로 인한 근육 질환의 예방 또는 치료용 약물의 스크리닝 방법.
According to claim 1,
A method of screening a drug for preventing or treating muscle disease due to muscle weakness, wherein the muscle disease caused by muscle weakness is sarcopenia, muscular atrophy, muscle dystrophy, or cardiac atrophy.
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