KR20220033450A - 니클로사마이드를 포함하는 항인플루엔자 바이러스용 조성물 - Google Patents

니클로사마이드를 포함하는 항인플루엔자 바이러스용 조성물 Download PDF

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KR20220033450A
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niclosamide
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Abstract

본 발명은 니클로사마이드(niclosamide) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 지연방출 조성물을 포함하는, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 이용한 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료방법에 관한 것이다.

Description

니클로사마이드를 포함하는 항인플루엔자 바이러스용 조성물{ANTI-INFLUENZA VIRAL COMPOSITION COMPRISING NICLOSAMIDE}
본 발명은 니클로사마이드(niclosamide) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 지연방출 조성물을 포함하는, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 이용한 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료방법에 관한 것이다.
인플루엔자 바이러스는 오르쏘믹바이러스에 속하며 계절마다 수 천에서 수만 명의 생명을 앗아가는 대표적인 병원성 바이러스이다. 20세기 이후 인플루엔자는 종을 넘나들면서 변종을 일으키며 유행성 감기를 주도하고 이미 밝혀진 약제를 무의미하게 만들 정도로 돌연변이율이 높은 바이러스이다. 유행성 독감이라고 흔히 일컬어지는 이 질병은 일반적으로 오한, 발열, 인후염, 근육통, 기침, 무력감과 불쾌감을 유발하는데 이런 비특이적인 증상은 일반적인 감기에 비해 그 정도가 심할 뿐 생명에 위협을 줄 정도로 치명적이지 않으나 폐렴이나 라이증후군을 동반할 시 치명적인 합병증을 유발할 수 있다. 보통 감염자의 기침이나 가래, 재채기를 매개로 호흡기 감염이 주로 일어나는데 다른 동물(특히 조류)로부터 인간에게 감염이 될 때 변종이 많이 발생한다. 인플루엔자 바이러스는 인플루엔자 바이러스 A, 인플루엔자 바이러스 B, 인플루엔자 바이러스 C의 세 가지 형이 있다. 이 중 동물 종 간 전염을 통해 대유행을 야기시켰던, 2009년에 유행했던 인플루엔자 독감, 일명 신종플루는 인플루엔자 A H1N1 타입으로 멕시코에서 처음 발병해 여러 변종이 생겨남으로써 여러 국가로 번져 나갔고 국제보건기구(WHO)는 이를 '세계적 유행'으로 규정한 바 있다. 보통 독감의 경우 정제된 불활성화 균주를 감기 유행 시기 이전에 주입해 주는 방식으로 예방을 통한 방어적 치료가 일반적이나 독감 유행 시기에 이미 증상이 발생한 환자의 경우 예방이 불가하므로 치료의 방식으로 증상을 완화시켜야만 한다. 이렇게 속수무책으로 퍼져 나가던 신종플루의 확산을 멈추게 한 '타미플루'의 경우 효과적인 면에서는 탁월하지만, 심심치 않게 섭취 후 환각 증세 발생과 같은 부작용 사례가 언론을 통해 종종 보도되고 있다.
인플루엔자 바이러스는 표면에 당단백질인 적혈구 응집소 즉, 헤마글루티닌(hemaglutinine, HA)과 뉴라미니데이즈(neuraminidase, NA) 등 2개의 표면 항원을 지니고 있고 내부에는 분절된 8개의 RNA가 존재한다. HA는 숙주세포의 표면에 있는 시알산 잔기와 결합해 바이러스를 숙주세포에 부착시켜 침투할 수 있게 만들어준다. NA는 감염된 숙주 세포에서 증식을 마친 바이러스가 세포 표면의 이당류 부분과 뉴라민산(neuraminic acid) 잔기 사이의 알파-케토시딕 결합(α-ketosidic bond)을 끊어 바이러스가 또 다른 숙주세포로 증식하도록 유도하는 역할을 한다. 체내 바이러스 방어 기제는 HA를 인식해 숙주 세포 결합을 방해하거나 NA에 결합해 감염된 숙주 세포 속 바이러스가 근접 세포로의 증식을 억제하는 방식으로 작용한다. 그러나 HA 16종과 NA 9종의 다양한 조합을 통해 바이러스는 수많은 경우의 돌연변이를 발생시켜 방어 기제에 대한 내성을 지닌다.
이러한 배경 하에서, 감염 억제 및 치료 효과가 우수한 항바이러스제의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
Michela Mazzon et al., Viruses 2019, 11, 176; 「Identification of Broad-Spectrum Antiviral Compounds by Targeting Viral Entry」
본 발명의 목적은 니클로사마이드(niclosamide) 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 지연방출 조성물을 포함하는, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 약학적 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 니클로사마이드 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 지연방출 조성물을 포함하는 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서, “니클로사마이드(niclosamide)”는 1960년 FDA 승인을 받아 50년 가까이 다양한 기생충 감염 치료에 사용되는 경구형 살리실 아닐리드 유도체이다. 이러한 기존 니클로사마이드 제제는 수용해도 및 장관투과도가 매우 낮아 생체이용율이 극도로 낮음에 따라 체내에서 항바이러스 활성을 달성하기 위한 혈중 약물농도의 달성 및 유지가 불가능하였다. 특히 경구 투여시 약물의 청소율(Clearance)이 극도로 빠른 것으로 나타나, 기존 제형으로는 니클로사마이드를 항바이러스 용도로의 체내 적용이 불가능한 문제가 있었다.
본 발명의 지연방출 조성물은 상기와 같은 니클로사마이드 기존 제형의 문제점을 해결하고 항바이러스 활성을 나타낼 수 있는 PK 프로파일 특성을 나타내는 것으로서, 유효 혈중농도가 장시간 유지될 수 있도록 하여 유효한 항바이러스 활성이 나타날 수 있도록 하였다.
구체적으로, 상기 지연방출 조성물은 니클로사마이드 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염, 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 음이온계 다당류는 카복시 다당류인 것일 수 있으며, 상기 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체는 카복시메틸 셀룰로오스, 카복시에틸 셀룰로스, 카복시메틸 키토산 또는 카복시메틸 덱스트란일 수 있으나, 상기에 제한되는 것은 아니다. 더욱 구체적으로 상기 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체는 카복시메틸 셀룰로오스일 수 있으나, 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체로서 약학 제제의 부형제로 적용되어 본 발명의 효과를 나타낼 수 있는 고분자면 제한없이 적용될 수 있다.
또한 구체적으로, 상기 조성물은 인산염 및 나트륨염을 추가로 포함하는 것일 수 있다. 상기 인산염 및 나트륨염은 인산 나트륨 일염기 일수화물로부터 유래된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 구체적으로, 상기 지연방출 조성물은 만니톨을 추가로 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 당알코올로서 주사 제형에 적용될 수 있는 부형제이면 필요에 따라 변경하여 적용할 수 있다.
본 발명 일 실시예에서는 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체를 포함하여 니클로사마이드 지연방출 조성물을 제조하였으며, 상기 제조된 조성물에서 목적하는 혈중 약물농도의 달성 및 유지가 가능할 뿐 아니라(도 1 및 도 2), 유효한 인플루엔자 바이러스 억제 효과까지 나타냄을 확인하였다.
본 발명에서, 상기 “인플루엔자 바이러스 감염”은 인플루엔자 바이러스 중 하나에 의해 폐 및/또는 기도가 감염된 것이다. 호흡기 질환을 동반하며, 염증 반응이 심화되면 조직 손상까지 이어질 수 있다.
본 발명 일 실시예에서는 인플루엔자 바이러스 감염에 의한 염증 및 조직 손상에 대해 본 발명 조성물이 완화 효과를 나타냄을 확인하였다. 구체적으로, 본 발명 조성물 투여시 폐 및 혈청에서 염증성 사이토카인이 감소하고 항염증성 사이토카인이 증가함으로써 염증 반응이 완화되는 것을 확인하였으며(표 13 및 표 14, 도 5 및 도 6), 본 발명 조성물 투여시 염증 감소와 함께 염증세포의 폐포 내 침윤, 장 침윤 및 정맥주위 침윤이 모두 감소된 것을 확인하였다(표 15, 도 7 및 도 8).
본 발명의 조성물은 예방 또는 치료목적으로 투여시 모두 인플루엔자 바이러스에 대한 억제 효과를 나타내면서도 염증을 완화하고 폐 조직내 손상을 감소시킬 수 있다. 특히, 독성이 강한 인플루엔자 바이러스의 경우, 항염증 작용이 실패할 경우 대량의 염증세포가 폐로 침투하면서 과다한 염증성 사이토카인이 분비되면서 사이토카인 폭풍이 일어날 수 있는 바, 상기와 같은 본 발명의 조성물은 이에 대해 효과적으로 대응할 수 있다.
구체적으로, 상기 인플루엔자 바이러스는 인플루엔자 A 바이러스일 수 있으며, 상기 인플루엔자 A 바이러스는 H1N1 또는 H3N2형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 본 발명의 약학적 조성물은 인플루엔자 바이러스 감염에 의해 유발될 수 있는 질환에 대한 예방 또는 치료 용도로 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 인플루엔자 바이러스 감염에 의해 유발될 수 있는 질환은 감기, 독감, 기침, 재채기, 콧물, 근육통, 인후염, 비강 폐색, 후두염, 목의 통증, 쉰소리, 두통, 부기강에 대한 통증, 비염, 인두염, 기관지염, 천식, 발열, 호흡 곤란, 전신 무기력 및 오한으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, “예방”은 본 발명의 조성물이 인플루엔자 바이러스에 의한 감염의 발생을 지연시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명에서, “치료”는 본 발명의 조성물이 인플루엔자 바이러스에 의한 감염의 증상이 호전되도록 하거나 이롭게 되도록 하는 모든 행위를 의미한다.
구체적으로, 본 발명의 약학적 조성물은 비경구 투여 제제인 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로 피하 또는 근육으로 투여되는 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 적용될 수 있으며, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 성별, 연령, 질병의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 적용될 수 있으며, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 성별, 연령, 질병의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기 약학적 조성물을 포함하는 인플루엔자 바이러스의 예방 또는 치료용 키트에 관한 것이다.
본 발명의 키트는 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 형태의 키트를 사용할 수 있다. 본 발명의 키트는 니클로사마이드 이의 약학적으로 허용 가능한 염이 개별 용기에 담긴 형태, 또는 다른 약제 또는 부형제와 하나 이상의 구획으로 나누어진 한 개의 용기 내에 담긴 형태로 포장되어 있을 수 있으며, 각 활성 성분은 각각 1회 투여 용량의 단위 용량 형태로 포장되어 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 키트 내의 니클로사마이드 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 투여 대상 개체의 건강 상태 등에 따라 적절한 시기에 투여될 수 있으며, 필요에 따라 추가적인 다른 약제와도 동시, 순차적, 또는 역순으로 병용투여 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 약학적 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료방법에 관한 것이다.
본 발명의 용어 "개체"는 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여에 의해 증상이 호전될 수 있는 인플루엔자 바이러스 감염을 가진 동물 또는 인간을 포함한다. 본 발명에 따른 치료용 조성물을 개체에게 투여함으로써, 인플루엔자 바이러스 감염을 효과적으로 예방 및 치료할 수 있다.
본 발명의 용어 "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 인간 또는 동물에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며, 본 발명에 따른 치료용 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 경구 또는 비경구 투여될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 치료용 조성물은 유효성분이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명의 니클로사마이드(niclosamide) 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 기존 항바이러스제와 달리 다양한 인플루엔자 바이러스 strain에서 저항성 없이 높은 효과를 발현한다.
또한, 니클로사마이드 기존 제형의 문제점을 해결하고 유효혈중농도 및 표적 장기에서의 약물농도가 장시간 유지될 수 있도록 하여 유효한 항바이러스 활성이 나타날 수 있도록 함으로써 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료 효과가 유효하게 나타난다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 비교예 1 및 실시예 1 제형의 투여 후 혈중 농도를 24 시간 동안 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1 제형 투여 후 혈중 농도를 336 시간 동안 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 니클로사마이드의 항바이러스 활성(IC50)을 다양한 인플루엔자 바이러스 strain에서 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 임상 점수(Clinical score) 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐에서의 사이토카인 ELISA 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 혈청에서의 사이토카인 ELISA 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 조직병리학적 스코어링 평가 결과를 점수에 따른 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 조직병리학적 변화를 광학 현미경을 통해 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 니클로사마이드 지연방출 조성물의 제조
하기 표 1의 조성에 따른 니클로사마이드 제형을 제조하였다. 구체적으로, 주사용수에 카복시메틸셀룰로오스 나트륨, 인산 나트륨 일염기 일수화물 및 만니톨을 투입, 교반하여 완전히 용해시킨 후 니클로사마이드를 투입하여 교반시켰다. 이후 호모믹서(homomixer)를 이용하여 균질하게 혼화한 후, 121 ℃에서 15분 동안 고압증기멸균하여 무균화 공정을 진행하였다. 이후 습식 밀링법을 통해 목표하는 입자도로 약물입자도를 조절하고, 필요에 따라 사후멸균하여 제조를 완료하였다.
Figure pat00001
비교예 1. 니클로사마이드 비교 제형 1
종래 니클로사마이드는 난용성으로 인하여 DMSO에 녹인 형태로 in vitro에서 효능이 측정되었으며, 이러한 기존 제형을 참고하여 비교 제형 1을 제조하였다.
구체적으로, 적량의 니클로사마이드를 칭량한 다음 총 부피(total volume)의 10 %에 해당하는 DMSO를 첨가한 다음, 총 부피의 30 %에 해당하는 PEG400를 넣었다. 이후, 총 부피의 20 %에 해당하는 0.05 N의 NaOH를 추가하여 pH를 6~7로 맞춘 다음, 음파처리(sonication)하여 완전히 용해시켰다.
최종적으로 나머지 Total volume의 40 %에 해당하는 식염수를 추가하여 니클로사마이드 2~5 mg/mL의 농도로 제조하였다.
비교예 2. 니클로사마이드 비교 제형 2
전체 부피 기준0.2 %(v/v) Tween 80 및 0.5 %(w/v) 카복시메틸셀룰로오스 나트륨(Sodium carboxymethylcellulose)가 포함되도록 정제수에 혼합하여 비히클(vehicle) 용액을 제조하였다.
이후 니클로사마이드를 칭량하여 최종 니클로사마이드 함량이 30 mg/mL이 되도록 비히클 용액에 투입한 후 볼텍싱(vortexing)하여 분산시켜 비교 제형 2를 제조하였다.
실험예 1. 기존 니클로사마이드 제형 및 본 발명 조성물의 PK 프로파일 비교 1
무게 187.5~224.0 g 범위의 웅성 SD 흰 쥐 (7주령, Orient Bio Inc., Seongnam, Korea)를 사용하였다. 흰 쥐는 실험 전 14시간 동안 절식하였고, 투여 후 4 시간까지 절식을 유지하였다. 사육장은 12시간씩 명암을 주며 적정 온도(20~25℃)및 습도(40~60%)를 유지하였다
상기 동물 모델을 대상으로 하기 표 2에 따라 실시예 1 및 비교예 1의 제형을 투여하였다.
Figure pat00002
상기와 같이 약물을 투여한 후, 비교예 1 제형과 본 발명의 실시예 1 제형의 약물동태시험을 수행하였다.
구체적으로, 절식시킨 흰 쥐에 니클로사마이드 2 mg/kg의 용량으로 미정맥을 통해 정맥투여 하거나 경구용 니들을 이용하여 5 mg/kg의 용량으로 경구투여 하였다. 근육 주사의 경우 26 G 주사바늘을 사용하여 니클로사마이드로써 100 mg/kg의 용량으로 오른쪽 허벅지 근육에 주사하였다. 정맥 및 경구 투여 후 5 분(정맥 투여 군만 해당), 15 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 4 시간, 6 시간, 8 시간 및 24 시간, 근육 주사 후 5 분, 15 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 4 시간, 8 시간, 24 시간, 48 시간, 96 시간, 168 시간, 240시간 및 336시간에 흰 쥐를 고정틀로 고정한 후 헤파린으로 코팅된 1 mL 주사기를 이용하여 경정맥에서 혈액 150 μL를 채혈하였다. 취해진 혈액은 5 분 간 원심분리 한 후 혈장을 분리하여 분석 전까지 -20 °C에서 냉동보관 하였다.
혈장 시료 중 니클로사마이드의 농도는 HPLC/MS/MS 시스템을 이용하여 정량 하였다. 시료의 전처리 과정은 다음과 같다. 검량선을 위한 표준시료는 니클로사마이드를 아세토니트릴(acetonitrile)로 계열희석 하여 표준물질(1, 2, 3, 10, 30, 100, 300, 1,000, 2,000, 3,000 및 5,000 ng/mL)을 조제 후, 표준물질 20 μL에 공혈장 20 μL과 내부표준액(ibuprofen 1 μg/mL in acetonitrile) 20 μL 및 acetonitrile 140 μL을 가하여 전처리 하였다. 품질관리시료는 품질관리 시료용 표준물질(5, 500, 4,500 ng/mL)을 조제 후, 검량선용 표준시료와 동일한 방법으로 전처리하였다. 혈장시료의 경우, 시료 20 μL에 내부표준액 20 μL 및 아세토니트릴 160 μL을 가하여 단백질의 침전을 유도하였다. 이후 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 이용하여 10분 간 혼합시료를 현탁하고 13,500 rpm에서 10분 간 원심분리하여 상층액 150 μL을 취해 분석용기에 옮겨 이 중 5 μL를 HPLC/MS/MS 시스템에 주입하여 분석을 진행하였다.
HPLC/MS/MS 분석 조건은 아래와 같다.
HPLC System: Agilent 1100 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA)
컬럼(Column): ZORBAX® Phenyl 5 μm, 2.1*50 mm (Agilent)
이동상(Mobile phase):
A: 10 mM 암모늄 포르메이트(Ammonium formate)
B: 아세토니트릴(Acetonitrile)
[등용매용리 (Isocratic elution)]
Figure pat00003
유량(Flow rate): 300 μL/분
온도: 컬럼 40℃ 및 오토샘플러 트레이(autosampler tray) 10℃
실행시간(Run time): 3 분
검출: Tandem quadrupole mass spectrometer(API 4000, QTRAP®, Applied Biosystems/MDS SCIEX, Foster City, CA, USA)
커튼가스(curtain gas): 20 psi
이온소스가스 1(ion source gas 1): 50 psi
이온소스가스 2(ion source gas 2): 50 psi
이온 분사 전압(ionspray voltage): -4200 V
온도: 600℃
multiple-reaction-monitoring (MRM) mode: negative
니클로사마이드 및 이부프로펜의 분자 이온은 각각 -38 V 및 -10 V의 collision energy에 의해 조각화 되었으며, collision gas는 장비에서 'medium (8 psi)'으로 설정하였다. 이온의 검출은 ESI negative MRM 모드로 진행하였고, 니클로사마이드는 m/z 324.92 → 170.90에서, 이부프로펜은 m/z 205.06 → 161.10에서 두 채널을 동시에 정량 하였다. 검출피크의 적분은 Analyst software version 1.6.2(Applied Biosystems/MDS SCIEX)을 이용하여 진행하였다.
혈장 중 니클로사마이드의 정량범위는 0.001 ~ 5.0 μg/mL이었고, 해당 분석에서 니클로사마이드는 0.80분, 이부프로펜은 0.76분의 피크 머무름 시간을 나타내었다.
시간에 따른 혈장 중 니클로사마이드의 농도를 상기에 기재된 LC-MS/MS 분석법을 이용하여 구하고, WinNonlin® 4.2 (Pharsight Corp., Cary, NC, USA) 소프트웨어의 non-compartmental analysis로 약동학적 매개변수(PK parameters)를 계산하였다. 최고농도(Cmax)와 최고농도 도달시간(Tmax)은 혈중 약물 농도 대비 시간에 따른 곡선에서 경시적으로 구하였고, 소실속도상수(Ke)는 log scale의 terminal phase에서 선형회귀분석을 통해 계산하였다. 반감기(T1/2)는 LN2를 Ke로 나누어 구하였고, 혈중 약물 농도 대 시간 곡선하면적(AUC0-∞) 및 혈중약물 모멘트 대 시간 곡선하면적(AUMC0-∞)은 선형사다리꼴법(linear trapezoidal rule)과 표준면적 외삽법(standard area extrapolation method)으로 계산하였다. 클리어런스(clearance, CL)와 분포용적(steady state volume of distribution, Vss)는 다음의 식(1~3)으로 계산하였다.
Figure pat00004
상기와 같은 방법을 이용하여 기존 니클로사마이드 제형(비교예 1)과 본 발명의 실시예 1 제형의 PK 프로파일을 비교하였다.
그 결과, 실시예 1을 투여한 경우 비교예 1을 투여한 경우에 비해 혈중 농도가 현저히 높게 유지됨을 확인하였다(도 1). 반면, 비교예 1을 정맥투여한 경우 8시간 이내 혈중 농도가 1 ng/mL 이하로 감소되었으며, 비교예 1을 경구로 투여하더라도 24시간 이후 혈중 농도가 1 ng/mL 이하로 감소되었다.
또한, 실시예 1 투여 후 장시간 혈중 농도 유지 여부를 추가로 확인하였다. 그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이 실시예 1 투여시 336시간까지도 혈중 농도가 지속적으로 유지될 수 있음을 확인하였다.
또한, 하기 표 3에 나타난 바와 같이 비교예 1 정맥투여의 경우, 용해도 한계로 인해 투여용량이 제한적이고, 반감기가 1시간으로 매우 빠른 소실(Clearance)이 나타났으며, 비교예 1 경구투여의 경우 Cmax = 21ng/ml 수준으로 활성에 필요한 체내노출 달성 불가능한 것으로 나타났다.
반면, 본 발명 실시예 1의 제형의 경우 Cmax = 223 ng/ml, 9일 이상의 반감기를 나타내어 항바이러스 활성에 필요한 체내노출이 충분히 달성될 수 있음을 확인하였다.
Figure pat00005
상기와 같이 니클로사마이드를 완전히 용해시켜 경구 투여한 경우에도 극도로 낮은 생체이용율을 나타내어, 목적하는 혈중 약물농도의 달성 및 유지가 불가능함을 확인하였다. 니클로사마이드를 경구 투여시 장관 내의 미생물에 의해 강한 환원현상과 장에서 약물 자체에 대한 글루크론산화(glucuronidation)가 나타나 경구 투여시에는 약물을 과량투여하거나 완전히 용해된 형태로 투여하여도 장에서의 강력한 초회통과 효과의 발생으로 인해 목적하는 약물의 전신작용을 달성할 수 없다.
실험예 2. 기존 니클로사마이드 제형 및 본 발명 조성물의 PK 프로파일 비교 2
상기 실험예 1과 동일한 방식을 이용하여, 비교예 2의 경구투여 제형의 용량을 증가시킨 후 PK 프로파일을 비교하였다.
구체적으로, 약물의 매우 짧은 반감기를 극복하기 위해 비교예 2을 150 mg/kg 용량으로 1일 2회(오전, 오후, 8시간 간격) 투여하였으며, 최초 투여후 0, 0.5, 1, 2, 4, 8, 24시간(1일), 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 15, 20, 25, 30일 및 30일 마지막 투여 후 0.5, 1, 4, 8, 24시간에 채혈하여 혈중농도를 측정하였다. 측정된 데이터는 실험예 1에서의 실시예 1 데이터와 비교하였다.
Figure pat00006
그 결과, 비교예 2를 150 mg/kg 용량으로 1일 2회 반복 경구투여 하였을 때, 0.5 ~ 8시간에 최고혈중농도(Cmax)에 도달하였으며 최초 투여시는 324 ± 102 ng/mL이고 마지막 투여시는 328 ± 88.0 ng/mL이었다. AUC0-8h는 1,738 ± 415 ng·h/mL 및 1,694 ± 544 ng·h/mL이었으며, 반복투여에 의한 체내노출의 축적은 나타나지 않았다(표 5).
Figure pat00007
본 발명 실시예 1의 조성물을 100 mg/kg 용량으로 단회투여한 경우의 결과는 상기 실험예 1의 표 3, 도 1 및 도 2의 결과와 같다. 특히, 단회투여만으로도 20일 이상 혈중 농도가 유지됨을 확인하였다.
상기와 같은 결과로부터 비교예 2의 경우 고용량으로 1일 2회 분할 투여하더라도 빠른 소실로 인하여 혈중농도가 유효하게 유지되지 않아 생체이용율이 낮음을 확인하였다. 또한 비교예 2는 300 mg/kg/day 용량으로 투여하였는데, 이는 사람에서 2,800 mg/day에 해당하는 고용량으로 매우 높은 빈도의 위장관 부작용이 발생되는 양이다. 이는 기존 시판되는 니클로사마이드 경구투여 제형은 상기와 같이 혈중농도를 유지하여 유효한 생체이용율을 나타냄에 어려움이 있음을 시사하는 것이다.
반면, 본 발명의 조성물은 유효한 혈중농도를 장시간 유지할 수 있도록 함으로써 니클로사마이드의 유효한 생체이용율이 나타날 수 있음을 확인하였다.
실험예 3. In vitro 인플루엔자 바이러스에 대한 효력 시험
In vitro 패널 분석(in vitro panel assay)를 통해 본 발명의 조성물 투여시 다양한 strain에 대해 항-인플루엔자 바이러스 활성이 나타남을 확인하였다.
구체적으로, MDCK 세포에서 인플루엔자 바이러스 복제 후 바이러스 유도 세포변성 효과(virus-induced cytopathic effects, CPE) 및 세포 생존력의 억제를 XTT 테트라졸륨(tetrazolium) 염색약을 이용하여로 측정하였다. 세포(웰당 1 x 104개 세포)를 96-웰 평평한 바닥 조직 배양 플레이트에 분주하고 37 ℃/5% CO2에서 밤새 부착되도록 두었다. 인큐베이션 후, 세포 단층으로부터 배지를 제거하고 세포를 DPBS로 세척하였다. 연속 희석된 화합물(6 농도) 및 감염 후 4일 째에 85 내지 95% 세포 사멸이 산출되도록 미리 결정된 역가로 희석된 인플루엔자 A/PR/34를 플레이트에 첨가하였다. 양성 대조군으로 오셀타미비르(Oseltamivir)를 병행하여 평가하였다. 37 ℃, 5% CO2에서 4일 동안 배양한 후 XTT 염색으로 세포 생존율을 측정하였다. 세포 배양 플레이트의 광학 밀도는 Softmax Pro 4.6 소프트웨어를 사용하여 450 및 650 nm에서 분광 광도계로 결정하였다. 바이러스로 감염된 웰의 CPE(%)감소 및 감염되지 않은 약물 대조군 웰의 세포 생존율(%)을 계산하였다.
그 결과, 하기 표 6 및 도 3에 나타난 바와 같이 오셀타미비르와 달리 다양한 인플루엔자 바이러스 strain에서 저항성 없이 높은 항바이러스 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
Figure pat00008
오셀타미비르는 상품명 타미플루로 불리며, 항바이러스제로서 인플루엔자 바이러스에 의한 감염증을 치료하며 예방목적으로 사용된다. 특히 인플루엔자 A형 바이러스가 변이를 일으켜 신종플루를 일으키는 H1N1 변이형도 억제하는 효과가 있다. 본 발명 조성물은 H1N 형 뿐 아니라 H3N2 형에 대해서도 바이러스 억제 효과를 나타내었는 바, 오셀타미비르에 비해 더 다양한 인플루엔자 바이러스 종류에 대해 억제 효과를 나타낼 수 있으며, 인플루엔자 바이러스 억제, 감염 예방 및 치료에 보다 더 범용적으로 활용될 수 있다.
실험예 4. 동물 모델에서의 본 발명 조성물의 인플루엔자 바이러스에 대한 효력 시험
4-1. 시험 디자인
4-1-1. 인플루엔자 바이러스 감염 동물 모델
특정병원체 부재(SPF) 마우스, C57BL/6를 이용하였다. 1차 시험시 6주령 암컷 80 마리, 2차 시험시 6주령 암컷 30 마리를 ㈜샘타코로부터 구입하였다. 입수 후 7일 동안 순화하였으며, 순화기간 중 일반증상을 관찰하여 건강상태를 확인하고 건강한 동물을 시험에 사용하였다. 온도 23±3 ℃, 상대습도 55±15 %, 환기횟수 10∼20 회/hr, 조명시간 12 시간 및 조도 150∼300 Lux로 설정하여 사육하였으며, 사육기간 중 동물실의 온/습도, 환기횟수 및 조도 등의 환경조건은 정기적으로 측정하였다. 순화 및 실험 기간 동안 설치류용 폴리카보네이트 사육상자 (W 170 x L 235 x H 125 mm)에서 4 마리/사육상자 이하로 사육하였다. 사육상자, 깔개 및 물병은 주 1 회 이상 교환하였다.
4-1-2. 바이러스 감염
H1N1 Influenza A virus (A/Puerto Rico/08/1934, H1N1)를 비강내(intranasal) 경로로 공격접종하여 감염시켰다.
4-1-3. 시험군의 구성 및 투여량 설정
시험군의 구성 및 투여물질의 투여량 설정 내용은 하기 표 7에 나타난 바와 같다. G1은 정상대조군이며, G2는 유발대조군(비히클 투여군)이며, G3 실시예 1의 예방 투여군, 이며, G4는 실시예 1의 치료 투여군이다.
Figure pat00009
실시예 1의 조성물을 부형제인 PBS를 이용하여 상기 표 7의 투여량 농도가 되도록 희석하여 조제하여 투여하였다. 또한, 상기 PBS를 비히클(vehicle)로서 G2에 투여하였다.
투여 전 투여부위 (대퇴부)를 70 % 알코올을 이용하여 소독하였다. 동물을 조심스럽게 보정하고, Hamilton syringe 801, 26G 주사 바늘이 장착된 주사기를 이용하여 동물의 좌/우측 대퇴부에 투여하였다. 총 투여량을 2 등분하여 좌/우로 나누어 투여하였다.
이하 효력 시험시, 예방 모델(G3)의 경우, 바이러스 공격접종 전 12 시간 단 회 투여하였으며, 치료 모델(G4)의 경우, 바이러스 공격접종 이후 1 주일 뒤, 단 회 투여하였다.
4-2. 효력 시험
인플루엔자 A 바이러스 (H1N1, PR8)가 감염된 C57BL/6 마우스에서 본 발명 조성물이 인플루엔자 억제에 미치는 영향을 평가하기 위하여 수행하였다.
4-2-1. 일반 증상 관찰
순화, 투여 및 관찰기간 동안 사망을 포함한 일반증상의 종류, 발현일 및 증상의 정도를 1일 1회 관찰하였고, 개체별로 기록하였다.
일반증상 관찰 결과, 하기 표 8에 나타난 바와 같이, 감염 후 10, 11 및 12 일째에 G2에서 각각 2 수, 1수 및 1수의 사망개체가 발생하였다(생존율 60%). 그 외에 G1, G3 및 G4에서는 사망개체가 발생하지 않았다(생존율 100%).
Figure pat00010
4-2-2. 체중 측정
시험물질 투여 전 및 투여 후 관찰기간동안 1일 1회 전자저울을 이용하여 개체 별 체중을 측정하였다.
측정 결과, 하기 표 9에 나타난 바와 같이 G3 및 G4의 체중 수준은 G2 대비 통계적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 이는 근육투여 서방제제의 특성에 기인한 것으로 치료 효과와는 별개의 체중감소가 있었던 것으로 판단된다.
Figure pat00011
4-2-3. 체온 측정
시험물질 투여 전 및 투여 후 관찰기간동안 1일 1회 개체 별 체온을 측정하였다. 측정 결과, 하기 표 10에 나타난 바와 같이 G3 및 G4의 체온 수준은 G2 대비 통계적으로 유의한 차이가 관찰되지 않았다.
Figure pat00012
4-2-4. 임상 점수(Clinical score) 평가
인플루엔자 바이러스 감염 후 마우스의 임상 증상을 마우스의 행동에 따라 다음과 같은 기준에 의해 점수화하여 기록하였다.
Figure pat00013
그 결과, 하기 표 11및 도 4에 나타난 바와 같이, G4의 경우 감염 후 9일 이후 G2와 비교하여 임상 증상의 개선이 빠르게 이루어졌으며, 우수한 개선 효과는 14일 째까지도 유지되는 것을 확인하였다.
Figure pat00014
상기와 같은 1차 시험에서, 인플루엔자 A 바이러스(H1N1, PR8)가 감염된 C57BL/6 마우스에 시험물질인 본 발명의 조성물을 예방모델(G3) 및 치료모델(G4)로서 투여를 진행하였을 때, 체중 수준은 G2와 유사한 수준을 나타내었으나, G2에서는 4 수의 사망개체가 발생한 반면, 본 발명 조성물을 투여한 G3 및 G4에서는 사망개체가 발생하지 않았다. 또한, G3 및 G4에서의 임상 점수 수준은 G2대비 유의하게 낮게 나타났는바, 임상 증상의 개선에 우수한 효과가 있는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명 조성물의 투여는 바이러스 감염에 의한 사망률의 감소 및 임상 증상의 개선에 효과가 있는 것이 확인되었다.
실험예 5. 동물 모델에서의 본 발명 조성물의 인플루엔자 바이러스에 의한 염증 및 조직 손상 완화 효과 확인
인플루엔자 A 바이러스(H1N1, PR8)가 0.5LD50 역가로 감염된 C57BL/6 마우스에서 본 발명 조성물 투여시의 인플루엔자가 유도한 염증과 조직 손상에 미치는 영향을 평가하였다. 상기 실험예. 4를 통해 사망률 감소 및 임상 증상의 개선을 확인하였으므로, 바이러스 감염이 미치는 염증 및 폐조직 손상에 초점을 맞춰 실험을 진행하였다. 1LD50 자체가 굉장히 강한 사망률을 보이는 바이러스 농도이므로, 염증 및 폐조직 손상이 유도되되, 부검일 전에 사망하지 않게 하기 위해서 0.5LD50의 바이러스 접종역가를 사용하였다. 상기 실험예. 4에서 바이러스 감염이 5 내지 9일에 최고조에 도달하였기 때문에 부검일은 바이러스 접종 후 1주일로 정하였다.
시험 디자인은 상기 4-1.과 동일하며, 다만, 본 발명 조성물의 투여 방법에 있어서 상기 효력 시험과 달리 예방 모델(G3)의 경우, 바이러스 공격접종 전 12 시간 단 회 투여하였으며, 치료 모델(G4)의 경우, 바이러스 공격접종 직전 당일에 단 회 투여하였다.
5-1. 일반증상 관찰
순화, 투여 및 관찰기간 동안 사망을 포함한 일반증상의 종류, 발현일 및 증상의 정도를 1 일 1 회 관찰하였고, 개체별로 기록하였다. 일반증상이 악화된 개체는 격리하였다.
일반증상 관찰 결과, 하기 표 12에 나타난 바와 같이 전 실험기간 중 사망동물은 관찰되지 않았으며, 시험물질 투여와 관련된 이상 증상은 관찰되지 않았다.
Figure pat00015
5-2. ELISA 분석
채취한 폐조직의 좌엽을 이용하여 균질화 후, 단백질을 추출하여 TNF-α, IL-6, IL-10의 사이토카인(cytokine)을 ELISA 키트를 이용하여 분석하였다. 분리한 혈청에서도 TNF-α, IL-6, IL-10의 사이토카인을 ELISA 키트를 이용하여 분석하였다.
IL-10 은 선천성과 후천성 면역세포들의 음성적 조절 기능을 수행하는 주요한 항염증 사이토카인으로 감염과 관련된 면역 병리를 억제한다. 이러한 항염증 사이토카인이 분비됨으로써 폐 염증과 인플루엔자 바이러스 감염으로 인한 조직 손상 사이에 균형이 조절될 수 있으며, 특히 독성이 높은 인플루엔자 바이러스 감염시 이러한 균형은 매우 중요하다.
TNF-α 및 IL-6는 염증성 사이토카인으로서 이러한 염증성 사이토카인이 증가하면 폐 염증이 증가하면서 폐포 등의 조직 손상이 진행될 수 있다. 특히, 이러한 염증성 사이토카인이 과해지면 사이토카인 폭풍(cytokine storm)에 의한 다발적 조직 손상이 일어날 수 있는 바, 바이러스 감염시 이러한 사이토카인의 분비 조절은 매우 중요하다.
분석 결과, 하기 표 13 및 도 5에서 나타난 바와 같이 본 발명 조성물을 예방 또는 치료적으로 투여한 경우(G3 및 G4), G2 대비 폐에서 항염증 사이토카인인 IL-10 이 증가하고, 염증성 사이토카인인 TNF-α 및 IL-6가 현저히 감소하였다.
또한, 표 14 및 도 6에서 나타난 바와 같이 혈청에서도 항염증 사이토카인인 IL-10 이 현저히 증가하고, 염증성 사이토카인인 TNF-α가 현저히 감소하였다.
이와 같은 결과로부터 본 발명의 조성물을 예방 또는 치료 목적으로 투여시 모두 바이러스 감염으로 인한 생체 내 염증이 완화됨을 나타낸다.
Figure pat00016
Figure pat00017
5-3. 조직병리학적 검사
10% NBF에 고정된 조직은 삭정, 탈수, 파라핀 포매, 박절 등 일반적인 조직처리 과정을 거쳐 조직병리학적 검사를 위한 검체를 제작한 뒤, Hematoxylin & Eosin (H&E) 염색을 실시하고, 광학 현미경 (Olympus BX53, Japan)을 이용하여 조직병리학적 변화를 관찰하였다. 점수화하여 평가하였고 그 기준은 다음과 같다.
Figure pat00018
조직검사 결과, 도 7에 나타난 바와 같이 실질 내 염증 및 정맥 주위의 염증이 G3 및 G4에서 G2 대비 감소한 것을 확인하였다.
또한, 하기 표 15 및 도 8에 나타난 바와 같이 G3에서 염증세포의 폐포 내 침윤이 감소하였으며, G4에서 염증세포의 폐포 내 침윤, 장 침윤 및 정맥주위 침윤이 모두 감소된 것을 확인하였다.
이와 같은 결과는 본 발명 조성물을 예방 또는 치료 목적으로 투여시 모두 폐조직 내 손상을 감소시키는 것을 나타낸다.
Figure pat00019
실험예 6. 통계학적 분석
상기 각 실험예들의 결과에 대하여 자료의 정규성을 가정하고, 모수적인 다중비교(parametric multiple comparison procedures) 또는 비모수적인 다중비교(non-parametric multiple comparison procedures)를 이용하여 분석하였다. 모수적 일원분산분석(One-way ANOVA) 결과가 유의하였을 경우, Dunnett’s multiple comparison test를 이용하여 사후검정을 실시하고, 비모수적 Kruskal-Wallis’H-test 분석 결과가 유의하였을 경우, Mann Whitney U test를 이용하여 사후검정을 실시하였다. 통계학적 분석은 Prism 7.04(GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA)을 이용하여 실시하며, p값이 0.05 미만일 경우, 통계학적으로 유의한 것으로 판정하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 니클로사마이드 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 지연방출 조성물을 포함하는 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 니클로사마이드 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염 및 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 음이온계 다당류는 카복시 다당류인 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체는 카복시메틸 셀룰로오스, 카복시에틸 셀룰로오스, 카복시메틸 키토산 및 카복시메틸 덱스트란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 음이온계 다당류 셀룰로오스 유도체는 카복시메틸 셀룰로오스인 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 조성물은 인산염 및 나트륨염을 추가로 포함하는 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 조성물은 만니톨을 추가로 포함하는 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인플루엔자 바이러스는 인플루엔자 A 바이러스인, 약학적 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인플루엔자 바이러스는 H1N1 또는 H3N2형인, 약학적 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 비경구 투여 제제인 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 비경구 투여는 피하 또는 근육으로 투여되는 것인, 인플루엔자 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  12. 제1항의 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는, 인플루엔자 바이러스 감염의 치료방법.
KR1020210119754A 2020-09-09 2021-09-08 니클로사마이드를 포함하는 항인플루엔자 바이러스용 조성물 KR20220033450A (ko)

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WO2023224303A1 (ko) * 2022-05-18 2023-11-23 재단법인 한국파스퇴르연구소 중증열성혈소판감소증후군 치료 또는 예방용 약학 조성물 및 이의 의약 용도

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