KR20230044603A - 약물 이합체를 포함하는 나노입자 및 이의 용도 - Google Patents

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KR20230044603A
KR20230044603A KR1020210126907A KR20210126907A KR20230044603A KR 20230044603 A KR20230044603 A KR 20230044603A KR 1020210126907 A KR1020210126907 A KR 1020210126907A KR 20210126907 A KR20210126907 A KR 20210126907A KR 20230044603 A KR20230044603 A KR 20230044603A
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obeticholic acid
liver
acid dimer
fucoidan
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황도원
기영욱
유동혁
김성한
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(주) 테라베스트
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Abstract

본 발명은 약물 이합체를 포함하는 나노입자 및 이의 용도에 관한 것이다. 또한, 상기 나노입자를 푸코이단을 더 포함할 수 있다. 상기 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자는 간 질환 치료에 활용될 수 있다. 본 발명의 약물 이합체를 포함하는 나노입자는 약물 함유량을 높일 수 있으며, 약물의 분산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 나노입자는 타켓팅 효율이 증가되었다. 따라서, 보다 적은 약물을 이용하여 효과적인 약리 효과를 얻을 수 있으므로 상업적으로 활용 가능성이 우수하다.

Description

약물 이합체를 포함하는 나노입자 및 이의 용도{NANOPARTICLES COMPRISING DRUG DIMERS AND USES THEREOF}
본 발명은 약물 이합체를 포함하는 나노입자 및 이의 용도에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자 및 이의 간 질환 치료 용도에 관한 것이다.
소수성 약물들의 경우에는 우수한 약리 효과에도 불구하고, 약물 전달에 어려움을 겪고 있다. 따라서, 소수성 약물의 활용성을 높이기 위해 약물의 전달에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, 고분자 나노입자는 소수성 약물의 낮은 용해도와 체내 순환율을 높이기 위한 약물 전달 시스템 용도로 사용되어왔으나, 제조방법이 까다롭고 약물 함유율이 낮다는 점에서 한계가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 링커 양쪽에 소수성 약물 단량체를 붙여 이합체 화합물을 합성하고 자가조립을 통해 높은 약물 함유율을 가지는 나노입자를 제조하고 있다(Milena Menozzi et al., J Pharm Sci., 73(6)766-770, 1984). 그러나, 이러한 이합체 화합물을 포함하는 나노입자는 안정성 및 입자 크기가 균질하지 못하다는 단점이 있다.
한편, 담즙산 유도체인 오베티콜린산(OCA, 6-에틸케노데옥시콜산, 또는 6α-ECDCA)은 강력한 FXR(Farnesoid X Receptor) 활성화 작용을 보이고, 따라서 FXR-매개 질환을 치료할 가능성을 지닌다. FXR은 담즙산 항상성을 제어하는 담즙산 센서로서 작용하는 핵 수용체로 다양한 장기에서 발현되고, 간 질환, 폐 질환, 신장 질환, 장 질환, 및 심장 질환, 글루코오스 대사, 인슐린 대사, 및 지질 대사를 포함하는 생물학적 과정의 조절에 관여되는 것으로 밝혀졌다(한국공개특허 제2018-0134405호).
KR 10-2018-0134405 A
Milena Menozzi et al., J Pharm Sci., 73(6)766-770, 1984
이에 본 발명자들은 FXR-매개 질환, 특히 간 질환 치료에 우수한 효능을 지닌 약물 이합체를 개발하기 위해 연구한 결과, 신규한 오베티콜린산 이합체를 제조하고, 이를 포함하는 나노입자의 안정성을 증가시키고, 입자 크기를 균질하게 제조할 수 있는 방법을 개발하였다. 또한, GSH(Glutathione) 또는 과산화수소의 존재 하와 같은 특정 환경에서 분해되는 링커를 사용할 경우, 특정 조건하에서 약물 단량체를 방출하여 보다 효과적인 질병의 치료 효과를 나타냄을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은, 신규한 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염 및 이를 포함하는 나노입자를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 오베티콜린산 이합체 및 후코이단을 포함하는 나노입자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 나노입자를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 약학적 조성물을 간 질환에 걸린 개체에 투여하는 단계를 포함하는 간 질환 치료 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구체예인 오베티콜린산 이합체 및 후코이단을 포함하는 나노입자는 약물 함유량을 높일 수 있으며, 약물의 분산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 나노입자는 타켓팅 효율이 증가되었다. 따라서, 보다 적은 약물을 이용하여 효과적인 약리 효과를 얻을 수 있어, 약물 독성을 현저히 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 나노입자는 상업적으로 활용 가능성이 우수하다.
도 1은 오베티콜린산(OCA)의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 오베티콜린산 이합체(ssOCA-A) 화합물의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 오베티콜린산 이합체(ssOCA-A) 나노입자의 크기 및 분포도 형태를 입도분석기와 SEM을 이용하여 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 오베티콜린산 이합체(ssOCA-A) 나노입자의 간경변 치료 효능의 평가 결과로서, 시리우스레드 염색법을 통해 콜라겐 섬유수준을 염색하여 섬유화 정도를 확인한 것이다.
도 5는 오베티콜린산 이합체(ssOCA-A) 나노입자의 간경변 치료 효능의 평가 결과로서, 간섬유화를 유도하는 TGF-β의 발현 정도를 확인한 것이다.
도 6은 오베티콜린산 이합체(ssOCA-A) 나노입자의 간경변 치료 효능의 평가 결과로서, 활성화 간성상세포 마커인 α-SMA 발현 정도를 확인한 것이다.
도 7은 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 화합물의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 8은 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자의 크기 및 분포도 형태를 입도분석기와 SEM을 이용하여 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자의 크기 및 분포도 형태를 입도분석기와 SEM을 이용하여 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로 혈액학적 분석 결과를 나타낸 것이다. 구체적으로, 혈액으로부터 분리한 혈청 내 AST, 트리글리세리드, GGT, ALT, 요산, LDL, 총 단백질, 콜레스테롤, HDL, 총빌리루빈, 알부민, 총담즙산, 글루코스, ALP 수치 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 11a는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, 콜라겐 섬유 염색을 통한 간 조직의 섬유화 정도를 메이슨 트리크롬 염색 방법에 의해 확인한 결과를 나타낸 것이다. 여기에서, Normal은 정상군을, Sham (NASH)군은 비알콜성 지방간(NASH) 모델에 약물을 무처리한 양성 대조군을, NASH + OCA는 비알콜성 지방간 모델에 OCA 약물을 투여한 실험군을, NASH + ssOCA-E Nanogel(P.O.)는 비알콜성 지방간 모델에 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자를 경구투여한 실험군을, NASH + ssOCA-E Nanogel(I.V.)은 비알콜성 지방간 모델에 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자를 정맥투여한 실험군을 나타낸 것이다.
도 11b는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, 콜라겐 섬유 염색을 통한 간 조직의 섬유화 정도를 메이슨 트리크롬 염색 방법에 의해 확인한 결과를 수치화하여 나타낸 그래프이다.
도 12는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, TGF-β 발현 정도를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, α-SMA 발현 정도를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 화합물의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 15는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자의 크기 및 분포도 형태를 입도분석기와 SEM을 이용하여 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 16은 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로 혈액학적 분석 결과를 나타낸 것이다. 구체적으로, 혈액으로부터 분리한 혈청 내 AST, 콜레스테롤, GGT, ALT, ALP, LDL, 총 단백질, 트리글리세리드, HDL, 총빌리루빈, 글루코스, 총담즙산, 요산, 알부민 수치 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 17a는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, 콜라겐 섬유 염색을 통한 간 조직의 섬유화 정도를 메이슨 트리크롬 염색 방법에 의해 확인한 결과를 나타낸 것이다. 여기에서, Normal은 정상군을, Sham (NASH)군은 비알콜성 지방간(NASH) 모델에 약물을 무처리한 양성 대조군을, NASH + OCA는 비알콜성 지방간 모델에 OCA 약물을 투여한 실험군을, NASH + sOCA-E Nanogel(P.O.)는 비알콜성 지방간 모델에 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자를 경구투여한 실험군을, NASH + sOCA-E Nanogel(I.V.)은 비알콜성 지방간 모델에 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자를 정맥투여한 실험군을 나타낸 것이다.
도 17b는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, 콜라겐 섬유 염색을 통한 간 조직의 섬유화 정도를 메이슨 트리크롬 염색 방법에 의해 확인한 결과를 수치화하여 나타낸 그래프이다.
도 18은 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, TGF-β 발현 정도를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 19는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가의 한 항목으로서, α-SMA 발현 정도를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 20은 BARP((4-(5-(hydroxymethyl)-5-methyl-1,3,2-dioxaborinan-2-yl)phenyl)methanol) 화합물의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 21은 오베티콜린산 이합체(BOCA-E) 화합물의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 22는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체(BOCA-E) 나노입자의 크기 및 분포도 형태를 입도분석기와 SEM을 이용하여 분석한 결과를 나타낸 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어, "용매화물(solvate)"은 유기 또는 무기 용매에 용매화된 화합물을 말한다. 상기 용매화물은 예를 들어 수화물이다.
본 명세서에서 사용된 용어, "염(salt)"은 화합물의 무기 및 유기산 부가염을 말한다. 상기 약학적으로 허용가능한 염은 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는 염일 수 있다. 상기 무기산염은 염산염, 브롬산염, 인산염, 황산염, 또는 이황산염일 수 있다. 상기 유기산염은 포름산염, 아세트산염, 프로피온산염, 젖산염, 옥살산염, 주석산염, 말산염, 말레인산염, 구연산염, 푸마르산염, 베실산염, 캠실산염, 에디실염, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산염, 벤조산염, 글루콘산염, 메탄술폰산염, 글리콜산염, 숙신산염, 4-톨루엔술폰산염, 갈룩투론산염, 엠본산염, 글루탐산염, 에탄술폰산염, 벤젠술폰산염, p-톨루엔술폰산염, 또는 아스파르트산염일 수 있다. 상기 금속염은 칼슘염, 나트륨염, 마그네슘염, 스트론튬염, 또는 칼륨염일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "후코이단(fucoidan)"은 끈적끈적한 점질 구조의 황산염화한 다당류로서, 일반적으로 미역, 다시마 등의 갈조류에 함유된 성분이며, 분자량은 평균 20 kDa으로 후코스(Fucose)라는 기본당과 황산기가 결합되어 있는 물질이다. 후코이단은 항산화제, 항응고제, 항암제, 항생제 등 다양한 생리학적 및 생물학적 활성을 가지는 것으로 알려져 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "후코이단을 포함하는 나노입자"는 나노입자에 후코이단이 존재하는 것을 의미한다. 상기 용어는 후코이단이 코팅된 나노입자로 표현될 수 있다. 또한, 용어 "약물 이합체 및 후코이단을 포함하는 나노입자"는 후코이단 및 약물 이합체가 응집되어 형성한 나노입자를 지칭하며, 후코이단은 나노입자의 내부 및/또는 외부에 존재할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "오베티콜린산(obeticholic acid, OCA)"은 담즙산 유도체로서, 하기 화학 구조를 갖는 화합물을 지칭한다:
Figure pat00001
.
오베티콜린산에 대한 다른 화학명은 6α-에틸-3α,7α-디하이드록시-5β-콜란-24-오익산(6alpha-ethyl-3alpha,7alpha-dihydroxy-5beta-cholan-24-oic acid), 6α-에틸-케노데옥시콜산(6alpha-ethyl-chenodeoxycholic acid), 6-ECDCA, 콜란-24-오익산(cholan-24-oic acid), 6-에틸-3,7-디히드록시콜란-24-오익산(6-ethyl-3,7-dihydroxycholan-24-oic acid), INT-747, 오칼리바(Ocaliva) 등을 포함한다. 오베티콜린산에 대한 CAS 등록번호는 459789-99-2이고, 오베티콜린산은 예를 들어 비-결정질, 결정질 및 실질적으로 순수한 모든 형태의 오베티콜린산을 지칭한다.
오베티콜린산은 강력한 FXR(Farnesoid X Receptor) 활성화 작용을 보이므로, FXR-매개 질환을 치료하는데 이용될 수 있다. FXR은 담즙산 항상성을 제어하는 담즙산 센서로서 작용하는 핵 수용체로 다양한 장기에서 발현되고, 간 질환, 폐 질환, 신장 질환, 장 질환, 및 심장 질환, 글루코오스 대사, 인슐린 대사, 및 지질 대사를 포함하는 생물학적 과정의 조절에 관여되는 것으로 밝혀졌다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
오베티콜린산 이합체 및 이를 포함하는 나노입자
본 발명의 일 측면은, 하기 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1 중,
A는 C2-10의 링커로서, -S-, -SS-, -SSS-, -SeSe-, -Se-, -B-, 아세탈 또는 케탈을 포함하는 것일 수 있고, X는 NH 또는 O 일 수 있다.
상기 링커는
Figure pat00003
,
Figure pat00004
, 및
Figure pat00005
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이며; m1, m2, p1 및 p2는 각각 0 내지 10의 정수일 수 있다.
상기 m1, m2, p1 및 p2는 각각 0 내지 10의 정수이다. 구체적으로, 상기 m1, m2, p1 및 p2는 각각 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 10 일 수 있다.
이때, 상기 이합체 화합물은 화학식 1a로 표시되는 화합물이 결합된 것일 수 있다:
[화학식 1a]
Figure pat00006
.
상기 이합체 화합물의 일 실시예는 하기 화학식 1b 내지 1e 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다:
[화학식 1b]
Figure pat00007
;
[화학식 1c]
Figure pat00008
;
[화학식 1d]
Figure pat00009
; 및
[화학식 1e]
Figure pat00010
.
본 발명의 다른 측면은, 상기 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 나노입자를 제공한다.
이때, 상기 나노입자의 크기는 250 ㎚ 내지 500 ㎚ 일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 오베티콜린산 이합체 화합물 및 후코이단을 포함하는 나노입자를 제공한다.
이때, 상기 나노입자의 크기는 250 ㎚ 내지 500 ㎚ 일 수 있다. 이때, 상기 후코이단은 이합체 화합물 100 중량부 기준으로 10 내지 30 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 나노입자를 포함하는 약학적 조성물을 제공한다. 이때, 나노입자는 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자 또는 오베티콜린산 이합체 화합물 및 후코이단을 포함하는 나노입자일 수 있다.
상기 약학적 조성물은 간 질환의 예방 또는 치료용일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "간 질환"은 간이 수행하는 여러 가지 기능 중 한 가지 이상의 기능에 문제가 생겨 정상적으로 대사를 수행할 수 없는 것을 의미한다. 상기 간 질환은 이에 제한되지는 않으나, 간경변, 비알코올성 지방간 질환(NAFLD; Non-alcoholic fatty liver disease), 간섬유증, 간경화, 간암, 간염, 간허혈, 간위축증, 급성 간손상, 간독성, 간부전, 담즙 울체성 간질환, 원발담즙성 간경변(PBC; primary biliary cirrhosis) 및 담즙 울체성 간질환으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 비알코올성 지방간 질환(NAFLD)은 비알코올성 지방간염(NASH; Non-alcoholic steatohepatitis)일 수 있다.
오베티콜린산 이합체 및 후코이단을 포함하는 나노입자 및 이의 용도
본 발명의 일 측면은, 하기 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자를 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00011
상기 화학식 1 중,
A는 C2-10의 링커로서, -S-, -SS-, -SSS-, -SeSe-, -Se-, -B-, 아세탈 또는 케탈을 포함하는 것일 수 있고, X는 NH 또는 O 일 수 있다.
상기 링커는
Figure pat00012
,
Figure pat00013
, 및
Figure pat00014
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이며; m1, m2, p1 및 p2는 각각 0 내지 10의 정수일 수 있다.
상기 m1, m2, p1 및 p2는 각각 0 내지 10의 정수이다. 구체적으로, 상기 m1, m2, p1 및 p2는 각각 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 10 일 수 있다.
약물과 링커의 연결부위, 즉, 일 구체예에서 오베티콜린산과 링커의 결합부위는 ester, amide, carbonate, cabamate, urea 등 가수분해가 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 링커는 글루타치온(glutathione) 또는 활성산소에 의해 분해될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어, "오베티콜린산 이합체를 포함하는 나노입자"는 다양한 방식으로 표현될 수 있다. 예를 들어 링커로 -SS-를 포함하고, 오베티콜린산과 링커의 결합부위가 아미드(amide) 구조로 이루어진 경우, ssOCA-A 이합체를 포함하는 나노입자, ssOCA-A 이합체 나노입자, 또는 ssOCA-A 나노젤로 기재될 수 있다. 또한, 링커로 -SS-를 포함하고, 오베티콜린산과 링커의 결합부위가 에스테르(ester) 구조로 이루어진 경우, ssOCA-E 이합체를 포함하는 나노입자, ssOCA-E 이합체 나노입자, 또는 ssOCA-E 나노젤로 기재될 수 있다. 또한, 링커로 -S-를 포함하고, 오베티콜린산과 링커의 결합부위가 에스테르(ester) 구조로 이루어진 경우, sOCA-E 이합체를 포함하는 나노입자, sOCA-E 이합체 나노입자, 또는 sOCA-E 나노젤로 기재될 수 있다. 또한, 링커로
Figure pat00015
를 포함하고, 오베티콜린산과 링커의 결합부위가 에스테르(ester) 구조로 이루어진 경우, BOCA-E 이합체를 포함하는 나노입자, BOCA-E 이합체 나노입자, 또는 BOCA-E 나노젤로 기재될 수 있다.
이때, 상기 나노입자는 후코이단을 추가로 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 후코이단은 나노입자 전체 함량의 30% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 약물 이합체 및 후코이단은 중량비가 70:30 내지 95:5 일 수 있다. 일 구체예로, 약물 이합체 및 후코이단은 중량비는 70:30, 75:25, 80:20, 85:15, 90:10, 또는 95:5 일 수 있다.
이때, 상기 후코이단을 포함하는 나노입자는 후코이단에 의해 p-Selectin에 타겟팅하는 효과가 우수할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 상기 나노입자를 포함하는 약학적 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 사용된 용어, "예방"은 상기 약학적 조성물의 투여에 의해 간 질환의 발생을 억제하거나 그의 발병을 지연시키는 모든 행위를 말한다. 본 명세서에서 사용된 용어, "치료"는 상기 약학적 조성물의 투여에 의해 간 질환과 관련된 질병의 증세가 호전되거나 이롭게 변경하는 모든 행위를 말한다.
상기 간 질환은 이에 제한되지는 않으나, 간경변, 비알코올성 지방간 질환(NAFLD; Non-alcoholic fatty liver disease), 간섬유증, 간경화, 간암, 간염, 간허혈, 간위축증, 급성 간손상, 간독성, 간부전, 담즙 울체성 간질환, 원발담즙성 간경변(PBC; primary biliary cirrhosis) 및 담즙 울체성 간질환으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 비알코올성 지방간 질환(NAFLD)은 비알코올성 지방간염(NASH; Non-alcoholic steatohepatitis)일 수 있다.
상기 약학적 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체를 포함할 수 있다. 상기 담체는 부형제, 희석제 또는 보조제를 포함하는 의미로 사용된다. 상기 담체는 예를 들면, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 소르비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리트리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알기네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 생리식염수, PBS와 같은 완충액, 메틸히드록시 벤조에이트, 프로필히드록시 벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 및 미네랄 오일로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 상기 조성물은 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 풍미제, 유화제, 보존제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 약학적 조성물은 통상의 방법에 따라 임의의 제형으로 준비될 수 있다. 상기 조성물은 예를 들면, 경구 투여 제형(예를 들면, 분말, 정제, 캡슐, 시럽, 알약, 또는 과립), 또는 비경구 제형(예를 들면, 주사제)으로 제형화될 수 있다. 또한, 상기 조성물은 전신 제형, 또는 국부 제형으로 제조될 수 있다.
상기 약학적 조성물에 있어서, 경구 투여를 위한 고형 제제는 정제, 환제, 산제, 과립제, 또는 캡슐제일 수 있다. 상기 고형 제제는 부형제를 더 포함할 수 있다. 부형제는 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose), 락토오스(lactose), 또는 젤라틴일 수 있다. 또한, 상기 고형 제제는 마그네슘 스테아레이트, 또는 탈크와 같은 윤활제를 더 포함할 수 있다. 상기 약학적 조성물에 있어서, 경구를 위한 액상 제제는 현탁제, 내용액제, 유제, 또는 시럽제일 수 있다. 상기 액상 제제는 물, 또는 리퀴드 파라핀을 포함할 수 있다. 상기 액상 제제는 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 또는 보존제를 포함할 수 있다. 상기 약학적 조성물에 있어서, 비경구 투여를 위한 제제는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 또는 및 좌제일 수 있다. 비수성용제 또는 현탁제는 식물성 기름 또는 에스테르를 포함할 수 있다. 식물성 기름은 예를 들면, 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 또는 올리브 오일일 수 있다. 에스테르는 예를 들면 에틸올레이트일 수 있다. 좌제의 기제는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 또는 글리세로젤라틴일 수 있다.
상기 약학적 조성물은 일 측면에 따른 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자 또는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자를 상기 약학적 조성물의 유효 성분으로 포함한다. "유효 성분"은 약리학적 활성(예를 들면, 암 치료)을 달성하기 위해 사용되는 생리활성 물질을 말한다.
상기 약학적 조성물은 일 측면에 따른 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자 또는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자를 유효한 양으로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어, "유효한 양"은 예방 또는 치료를 필요로 하는 개체에게 투여되는 경우 질병의 예방 또는 치료의 효과를 나타내기에 충분한 양을 말한다. 상기 유효한 양은 당업자가 선택되는 세포 또는 개체에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 상기 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 개체의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물 형태, 투여 경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 상기 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자 또는 후코이단이 포함된 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자는 예를 들면, 약 0.0001 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏, 또는 약 0.001 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏의 양을 1일 1회 내지 24회, 2일 내지 1주에 1 내지 7회, 또는 1개월 내지 12개월에 1 내지 24회로 나누어 투여할 수 있다. 상기 약학적 조성물에서 상기 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염은 전체 조성물 총 중량에 대하여 약 0.0001 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 약 0.001 중량% 내지 약 1 중량%로 포함될 수 있다.
투여 방법은 경구, 또는 비경구 투여일 수 있다. 투여 방법은 예를 들어, 경구, 경피, 피하, 직장, 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 흉골내, 국소, 비강내(intranasal), 기관내(intratracheal), 또는 피내 경로일 수 있다. 상기 조성물은 전신적으로 또는 국부적으로 투여될 수 있고, 단독으로 또는 다른 약학적 활성 화합물과 함께 투여될 수 있다.
상기 약학적 조성물은 간 질환의 예방 또는 치료용일 수 있다.
구체적으로, 상기 약학 조성물은 이에 제한되지는 않으나, 간경변, 비알코올성 지방간 질환(NAFLD; Non-alcoholic fatty liver disease), 간섬유증, 간경화, 간암, 간염, 간허혈, 간위축증, 급성 간손상, 간독성, 간부전, 담즙 울체성 간질환, 원발담즙성 간경변(PBC; primary biliary cirrhosis) 및 담즙 울체성 간질환으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 간 질환의 예방 또는 치료에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 일 측면에 따른 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자; 또는 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물 및 후코이단을 포함하는 나노입자를 포함하는 약학적 조성물의 FXR-매개 질환과 관련된 질병, 특히 간 질환의 예방 또는 치료 용도를 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물은 상술한 바와 같다. 또한, 후코이단의 함량, 질병은 상술한 바와 같다.
나노입자를 이용한 질병 예방 및 치료 방법
본 발명의 다른 측면은, 일 측면에 따른 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물을 포함하는 나노입자; 또는 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물 및 후코이단을 포함하는 나노입자를 개체에게 투여하는 단계를 포함하는 간 질환을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물은 상술한 바와 같다. 또한, 상기 개체는 포유동물, 예를 들면, 인간, 마우스, 래트, 소, 말, 돼지, 개, 원숭이, 양, 염소, 유인원, 또는 고양이일 수 있다. 상기 개체는 질병과 연관된 증상을 앓고 있거나, 앓을 가능성이 큰 개체일 수 있다.
투여 방법은 경구, 또는 비경구 투여일 수 있다. 투여 방법은 예를 들어, 경구, 경피, 피하, 직장, 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 흉골내, 국소, 비강내(intranasal), 기관내(intratracheal), 또는 피내 경로일 수 있다. 상기 약학적 조성물은 전신적으로 또는 국부적으로 투여될 수 있고, 단독으로 또는 다른 약학적 활성 화합물과 함께 투여될 수 있다.
상기 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물 형태, 투여 경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 상기 투여량은 예를 들어, 성인 기준으로 약 0.001 ㎎/kg 내지 약 100 ㎎/kg, 약 0.01 ㎎/kg 내지 약 10 ㎎/kg, 또는 약 0.1 ㎎/kg 내지 약 1 ㎎/kg의 범위 내 일 수 있다. 상기 투여는 1일 1회, 1일 다회, 또는 1주일에 1회, 2주일에 1회, 3주일에 1회, 또는 4주일에 1회 내지 1년에 1회 투여될 수 있다.
오베티콜린산 이합체 및 후코이단을 포함하는 나노입자 제조 방법
본 발명의 일 측면은, 하기 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물 및 후코이단을 중량비 80:20 내지 95:5로 혼합하는 단계를 포함하는 오베티콜린산 이합체 및 후코이단을 포함하는 나노입자를 제조하는 방법을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00016
상기 화학식 1 중,
A는 C2-10의 링커로서, -S-, -SS-, -SSS-, -SeSe-, -Se-, -B-, 아세탈 또는 케탈을 포함하는 것일 수 있고, X는 NH 또는 O 일 수 있다.
상기 링커는
Figure pat00017
,
Figure pat00018
, 및
Figure pat00019
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이며; m1, m2, p1 및 p2는 각각 0 내지 10의 정수일 수 있다.
상기 m1, m2, p1 및 p2는 각각 1 내지 10의 정수이다. 구체적으로, 상기 m1, m2, p1 및 p2는 각각 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 10 일 수 있다.
본 명세서에서 나노입자(nanoparticle)는 이합체 화합물이 자가조립을 통해 형성된 화합물을 말한다. 본 발명의 일 실시예에서, 나노입자는 나노 단위 크기를 가지며, 구체적으로 1 내지 999 nm, 100 내지 900 nm, 100 내지 800 nm, 100 내지 700 nm, 100 내지 600 nm, 100 내지 500 nm, 100 내지 400 nm 또는 100 내지 300 nm의 크기로 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로는 250 내지 500 mm의 크기로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 링커(linker)란 약물 단량체를 연결하는 구조이다. 예를 들어, 황화결합 기반의 링커, 싸이오키탈 기반의 링커, 셀레나이드 기반의 링커 등이 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 황화결합 기반의 링커는 설파이드(sulfide) 결합 또는 다이설파이드(disulfide) 결합을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 링커는 글루타치온(glutathione) 또는 활성산소에 의해 분해될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 표적 세포(target cell)란 후코이단이 결합할 수 있는 막 단백질을 가지는 세포이다. 본 발명의 일 실시예에서, 표적세포는 간 세포일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
오베티콜린산 이합체와 후코이단의 중량비가 80:20 내지 95:5 일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 나노입자의 분산성을 높이기 위해 후코이단 용액에 분산제를 첨가할 수 있다. 구체적으로, 분산제는 폴리비닐알콜(PVA)을 포함한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서, 나노입자를 제조한 후, 동결건조하는 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
I. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-A)을 포함하는 나노입자
오베티콜린산(obeticholic acid, OCA; IUPAC 명칭 (4R)-4-[(3R,5S,6R,7R,8S,9S,10S,13R,14S,17R)-6-ethyl-3,7-dihydroxy-10,13-dimethyl-2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-tetradecahydro-1H-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl]pentanoic acid)의 구조는 하기와 같으며, 이를 이용하여 오베티콜린산 이합체 화합물을 제조하였다.
Figure pat00020
1H NMR(400 MHz, CDCl3): δ 3.69 (3H, s), 3.4 (3H, s), 2.40-2.18 (6H, m), 1.96-0.84 (m), 0.64 (9H, s).
Molecular Formula: C26H44O4; MS/MS (API+) Exact Mass: m/z 420.32; MS m/z: 386.03 [M+H]+.
실시예 1. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-A)의 제조
Figure pat00021
오베티콜린산(0.5g), 1-에틸-3(디메틸아미노페닐)카보닐디이미드(0.45g), 1-하이드록시벤조트리아졸(0.16g)을 둥근플라스크에 넣고 10 mL의 다이메틸설폭사이드 용액에 완전히 용해시켰다. 시스타민 디하이드로클로라이드(0.13g)와 트리에틸아민(0.3g)을 1 mL의 다이메틸설폭사이드에 녹인 뒤 상기 반응 용액에 적가하여 40℃로 48시간 동안 반응시켰다. 회전증발기를 이용하여 트리에틸아민을 제거한 후 150 mL의 증류수에 적가하여 생성되는 침전물을 원심분리(12000g, 10분)하여 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-A)을 수득하였다.
Figure pat00022
1H NMR(400 MHz, DMSO-d6): δ 6.29 (2H, t), 3.71 (4H, s), 3.51 (4H, q), 2.82 (4H, t), 2.34-2.05 (4H, m), 2.00-0.81 (m), 0.68 (6H, s).
Molecular Formula: C56H96N2O6S2; MS/MS (API+) Exact Mass: m/z 956.67; MS m/z: 462.82 [M+H]+.
실시예 2. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-A)을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 1.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-A) 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다. 입도분석기와 주사전자현미경을 이용하여 상기 제조된 나노입자의 물리적 특성으로서 나노입자의 크기, 형태와 분포도를 분석하였다(도 3).
실시예 3. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-A) 및 후코이단을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 1.에서 제조한 ssOCA-A 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 2 mg의 후코이단(Fucoidan, F)이 녹아있는 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다.
실험예 1. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-A)이 포함된 나노입자의 간경변 치료 효능 평가
마우스(BALB/c, 7주령, 수컷)에 CCL4(carbon tetrachloride, 1.5 mL/kg, 올리브 오일로 1:3 희석)를 복강주사(i.p)로 주2회씩 8주간 투여하여 간경변 마우스 모델을 제작하였다. 이때, 상기 마우스는 반입시 동물의 외관 검사를 실시하고, 7일간의 순화기간을 거쳐 해당 동물실로 이동하였으며, 매일 일반증상을 관찰하였다. 일반증상 및 체중변화를 확인하여 건강한 동물만을 시험에 사용하였다. 또한, 순화기간 중에는 입수시에 동물의 꼬리에 네임펜을 이용하여 개체 표시를 하고, 사육상자에는 순화기간 개체식별 카드를 부착하였다. 관찰기간 중에는 동물의 꼬리를 색칠하여 개체를 구분하였으며, 사육상자에는 개체식별 카드를 부착하였다. 음수는 UV 멸균 및 필터를 이용하여 여과된 정제수를 폴리설폰(Polysulfone) 음수병(250 mL)에 넣어 자유섭취시켰다.
간경변 마우스 모델 제작시, 4주차부터 비교군으로서 오베티콜린산(OCA; 400 ug/mouse)을 15회(21, 23, 25, 28, 30, 32, 35, 37, 39, 42, 44, 46, 49, 51, 53일) 경구투여하였고, 상기 실시예 2.에서 제조한 나노입자(OCA NP; 400 ug/mouse)를 15회 동일하게 경구투여하여 간경변 치료 효능을 평가하였다.
간경변 치료 효능 평가는 사염화탄소(CCL4)를 8주 투여한 후 마취 상태에서 관류(perfusion)를 실행하여 남은 혈액을 최대한 제거 후 간(liver)을 적출하여 평가하였다. 간경변 치료 효능 평가는 콜라겐 섬유 염색을 통한 섬유화 정도 확인, 간섬유화를 유도하는 TGF-β 발현 정도 및 활성화 간성상세포 마커인 α-SMA 발현 정도를 확인하여 평가하였다.
실험예 1.1. 콜라겐 섬유 염색을 통한 섬유화 정도 확인
콜라겐 섬유수준을 염색하여 섬유화 정도를 파악할 수 있는 시리우스레드 염색(Sirius red staining) 방법을 통해 CCL4 투여 마우스의 간조직내 섬유화 수치를 확인하였다. CCL4 투여 마우스 간조직에서는 간의 혈관(blood vessel) 주변에 콜라겐이 침착되어 있는 것을 관찰할 수 있었다. OCA를 마우스 구강을 통해 15회 투여한 대조군에서는 콜라겐 감소가 관찰되지 않는 반면, OCA 이합체 화합물이 포함된 나노입자인 OCA 나노젤을 제작하여 구강을 통해 15회 투여한 경우에는 콜라겐 수치가 감소함을 확인하였다. 이를 통해 OCA 나노젤 형태를 투여시 콜라겐 침착 저해 효과를 나타내었다(도 4).
실험예 1.2. 간섬유화를 유도하는 TGF-β 발현 정도 확인
간섬유화를 유도하는 TGF-β는 간조직에 침투된 대식세포가 분비하는 단백질로 비활성 간성상세포를 자극하여 활성화 상태로 만드는 간섬유화의 주범 단백질이다. 양성대조군으로서 CCL4만을 투여한 경우 간조직에서 높은 TGF-β 수치를 확인할 수 있었다. CCL4 투여와 더불어 OCA를 15회 경구투여한 경우 TGF-β의 감소를 관찰하였으며, 특히, OCA 이합체 화합물이 포함된 나노입자(OCA nanogel)를 동일하게 15회 경구투여한 경우 TGF-β 신호가 현저히 감소함을 확인할 수 있었다(도 5). 이는 OCA 나노젤 형태가 장에서 흡수되어 전신으로 퍼져 간에 축적되면서 간 염증환경 특이적으로 OCA가 분해되어 치료 효과를 나타내는 것임을 알 수 있었다.
실험예 1.3. 활성화 간성상세포 마커인 α-SMA 발현 정도 확인
간조직을 6 ㎛ 절편으로 컷팅(cutting)한 후 4% 포름알데히드(formaldehyde)로 고정시켰다. 고정된 간조직을 α-SMA에 대한 항-마우스(anti-mouse) 1차 항체(JG-ab124964) 24시간 동안 처리 및 2차 항체(Rabbit)를 처리하였다. 이후, DAPI로 핵을 염색한 후 공초점 레이저 현미경(confocal laser scanner microscopy) 형광 영상을 통해 α-SMA에 대한 발현 여부를 평가하였다. 간성상세포의 대표적인 마커인 α-SMA를 표적으로 OCA나노젤, 즉 OCA 이합체 화합물이 포함된 나노입자의 효능을 검증하였다. 일반적으로 CCL4를 투여하여 간섬유화가 유도될 때 간성상세포의 활성화를 통해 α-SMA 수치가 증가하게 된다. 도 6에 나타난 바와 같이, CCL4를 투여한 마우스 그룹에서는 간 혈관 주변에 α-SMA 수치가 증가되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, OCA를 15회 구강으로 투여하였을 때도 α-SMA 수치는 변함이 없었다. 하지만, CCL4 투여 간경변 모델에 OCA 이합체 화합물이 포함된 나노입자(OCA nanogel)를 구강 15회 투여시 활성화 간성상세포 마커인 α-SMA가 현저히 감소하였다.
II. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E)을 포함하는 나노입자
실시예 4. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E)의 제조
Figure pat00023
오베티콜린산(1 g), 2,2'-디싸이오디에탄올(0.18 g), 디메틸아미노피리딘(0.014 g)을 디클로로메탄 50 mL에 녹인 뒤 10분간 교반하였다. 1-에틸-3(디메틸아미노페닐)카보닐디이미드(0.9 g)를 적가한 뒤 16시간 동안 상온 교반하였다. TLC를 이용하여 반응성을 확인하며 반응이 모두 진행되었을 시 반응 용매를 제거한 뒤 실리카겔 컬럼을 통해 정제하여, 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E)을 수득하였다.
Figure pat00024
1H NMR(400 MHz, CDCl3): δ 4.34 (2H, t), 4.12 (2H, q), 3.7 (2H, s), 2.91 (4H, m), 2.34-2.25 (4H, m), 2.02-0.89 (m), 0.66 (6H, s).
Molecular Formula: C56H94O8S2; MS/MS (API+) Exact Mass: m/z 958.64; MS m/z: 489.88 [M+H]+.
실시예 5. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E)을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 4.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E) 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다. 입도분석기와 주사전자현미경을 이용하여 상기 제조된 나노입자의 물리적 특성으로서 나노입자의 크기, 형태와 분포도를 분석하였다(도 8).
실시예 6. 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E) 및 후코이단을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 4.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E) 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 2 mg의 후코이단(Fucoidan, F)이 녹아있는 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다. 입도분석기와 주사전자현미경을 이용하여 상기 제조된 나노입자의 물리적 특성으로서 나노입자의 크기, 형태와 분포도를 분석하였다(도 9).
실험예 2. 과산화수소수와 글루타치온의 유무에 따른 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 화합물이 포함된 나노입자의 분해 능력 평가
오베티콜린산 이합체 화합물의 링커 연결부위는 가수분해가 가능한 에스테르(ester) 결합 구조로 이루어져있다. 상기 링커는 글루타치온(glutathione) 또는 활성산소에 의해 분해되는데, 이를 확인하고자 하였다.
구체적으로, 상기 실시예 4.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(ssOCA-E) 2 mg을 각각의 PBS 용액(글루타치온 1 mg/mL, 과산화수소수 50 uM/mL, 글루타치온 1 mg/mL + 과산화수소수 50 uM/mL 각각 포함) 2 mL에 넣고 37℃에서 쉐이킹하면서 48시간 동안 인큐베이션하였다. 48시간 뒤 분해 능력을 평가하기 위해 초산에틸을 이용하여 유기물을 추출하고 마그네슘설페이트를 이용하여 물기를 제거한 뒤 농축을 진행하였다. 생성된 고체를 MS 분석하여 분자량의 변화를 확인하였다.
하기 표 1에 과산화수소수, 글루타치온, 과산화수소수 및 글루타치온으로 인한 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 화합물이 포함된 나노입자의 분해 능력 평가 결과를 정리하여 나타내었다.
용매 Molecular Formula MS/MS (API+) Exact Mass 실측치(MS m/z [M+H]+)
PBS 용액 C56H94O8S2 958.64 489.88
과산화수소수(50 uM/mL) 포함 PBS 용액 C28H48O4S1 480.33 663.48
글루타치온(1 mg/mL) 포함 PBS 용액 C28H48O4S1 480.33 663.48
과산화수소수(50 uM/mL) 및 글루타치온(1 mg/mL) 포함 PBS 용액 C28H48O4S1 480.33 663.37
실험예 3. 오베티콜린산 이합체(ssOCA-E) 화합물이 포함된 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가
마우스(BALB/c, 7주령, 수컷)에 MCD 식이(methionine choline-deficient diet)를 통해 비알콜성 지방간(NASH) 모델을 제작하였다.
비알콜성 지방간 모델 제작시, 2주차부터 오베티콜린산(OCA)과 상기 실시예 6.에서 제조한 나노입자(OCA-Nanogel)를 각각의 용량(20 mg/kg)을 35회 (매일) 경구투여하였으며, OCA-Nanogel을 각각의 용량(100 mg/kg)을 10회 (주2회 총5주) 정맥투여를 진행하여 비알콜성 지방간 치료 효능 및 기타 독성평가를 진행하였다.
매일 체중과 활동성을 평가하였으며, 관찰 기간 중 고통이 심하거나 빈사상태의 동물이 나타날 경우 이산화탄소를 이용하여 안락사시킨 뒤, 부검을 실시하여 사망 원인을 파악하였다.
투여를 마무리하고 약 일주일간의 일반증상 및 기타 특이사항을 확인한 뒤 혈액학적, 조직학적, 단백질 및 기타 사항에 대한 평가를 진행하였다.
실험예 3.1. 혈액학적 분석
약물 투여 종료 후 일주일뒤 각각의 마우스 혈액에서 혈청 270 ㎕를 분리하여 GOT(AST), 트리글리세리드(Triglyceride), GGT(Gamma-glutamyl trasferase), GPT(ALT), 요산(Uric Acid), LDL, 총 단백질(Total Protein), 콜레스테롤(Cholesterol), HDL, 총빌리루빈(Total bilirubin), 알부민(Albumin), 총담즙산(Total bile acid), 글루코스(Glucose), ALP를 측정하였다.
측정 결과, 기존 대조군 OCA 단독 약물과 비교하여 간수치 인자인 AST, ALT가 감소함을 확인하였다(도 10).
실험예 3.2. 콜라겐 섬유 염색을 통한 섬유화 정도 확인
약물 투여 종료 후 일주일 뒤 각각의 마우스에서 간을 적출한 뒤 블록을 제작하였다. 이후, 콜라겐을 염색하여 섬유화 정도를 파악할 수 있는 메이슨 트리크롬 염색(Masson-Trichrome staining) 방법을 통해 비알콜성 지방간 모델의 간조직내 섬유화를 확인하였으며, 이를 수치화하여 섬유화 정도를 파악하였다.
그 결과, 간 면적대비 섬유화 면적은 비알콜성 지방간 치료제로 개발된 OCA 단독 처리보다 ssOCA 이합체를 포함한 군에서 더 적게 나타났다. 이를 통해, 간 조직의 섬유화가 적게 일어났으며, 이에 ssOCA 이합체가 비알콜성 지방간 치료에 효과적임을 알 수 있었다(도 11a 및 도 11b).
실험예 3.3. TGF-β 발현 정도 확인
간섬유화를 유도하는 TGF-β는 간조직에 침투된 대식세포가 분비하는 단백질로 비활성 간성상세포를 자극하여 활성화 상태로 만드는 간섬유화의 주범 단백질이다. 약물 투여 종료 후 일주일 뒤 각각의 마우스에서 간을 적출한 뒤 블록을 제작하고, 이를 각각 염색하여 그 차이를 비교하였다.
1차 항체로 재조합 항-TGFβ1 항체(Recombinant Anti-TGF beta 1 antibody)(JG-ab229856)를 이용하고, 2차 항체로 Alxexa FluorTM 594 goat anti-rabbit(Invitrogen A11012)을 이용하여 TGF-β를 염색하였다. 이후, DAPI를 이용하여 세포 핵을 염색한 뒤 TGF-β발현 정도를 확인하였다.
그 결과, 비알콜성 지방간 모델에서는 높은 수준의 TGF-β가 발현되었으며, 치료제로 개발된 OCA를 단독으로 처리한 경우에는 그 치료 효과가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 반면, ssOCA 이합체를 포함한 나노젤의 경우에는 TGF-β 발현 수준이 현저하게 감소하였다. 이를 통해, ssOCA 이합체를 포함한 후코이단 코팅 나노젤이 비알콜성 지방간 치료에 효과적임을 알 수 있었다. 또한, ssOCA 이합체를 포함한 후코이단 나노젤 중 경구 투여(P.O.)보다 혈관 주사(I.V.)의 투여 방법이 더 높은 효과를 나타냄을 알 수 있었다(도 12).
실험예 3.4. α-SMA 발현 정도 확인
약물 투여 종료 후 일주일 뒤 각각의 마우스에서 간을 적출한 뒤 블록을 제작하여 활성화된 간성상세포 마커인 α-SMA를 확인하였다.
1차 항체로 재조합 항-알파 평활근(Recombinant Anti-alpha smooth muscle) 항체(JG-ab124964)를 이용하고, 2차 항체로 Alxexa FluorTM 594 goat anti-rabbit(Invitrogen A11012)을 이용하여 α-SMA를 염색 진행하였다. 이후, DAPI로 핵을 염색한 뒤 α-SMA의 발현 정도를 확인하였다.
그 결과, 비알콜성 지방간 모델에서는 눈에 띄게 α-SMA가 발현되었으며, 치료제로 개발된 OCA를 단독으로 처리한 경우에는 그 치료 효과가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 반면, ssOCA 이합체를 포함한 나노젤을 혈관내 주사(I.V)를 통해 투여한 실험군에서 α-SMA 발현 정도가 현저하게 감소하여 비알콜성 지방간 치료 효과가 뛰어남을 확인하였다(도 13).
III. 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E)을 포함하는 나노입자
실시예 7. 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E)의 제조
Figure pat00025
오베티콜린산(0.5 g), 싸이오디에탄올(0.072 g), 디메틸아미노피리딘(0.036 g)을 디클로로메탄 30 mL에 녹인 뒤 10분간 교반하였다. 1-에틸-3(디메틸아미노페닐)카보닐디이미드(0.45 g)을 적가한 뒤 16시간 동안 상온 교반하였다. TLC를 이용하여 반응성을 확인하며 반응이 모두 진행되었을 시 반응 용매를 제거한 뒤 실리카겔 컬럼을 통해 정제하여, 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E)을 수득하였다.
Figure pat00026
1H NMR(400 MHz, CDCl3): δ 4.22 (4H, t), 3.78-3.69 (3H, m), 3.4 (2H, m), 2.79 (5H, m), 2.34-2.25 (4H, m), 1.98-0.85 (m), 0.66 (6H, s).
Molecular Formula: C56H94O8S; MS/MS (API+) Exact Mass: m/z 926.67; MS m/z: 386.03 [M+H]+.
실시예 8. 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E)을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 7.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E) 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다.
실시예 9. 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E) 및 후코이단을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 7.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E) 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 2 mg의 후코이단(Fucoidan, F)이 녹아있는 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다. 입도분석기와 주사전자현미경을 이용하여 상기 제조된 나노입자의 물리적 특성으로서 나노입자의 크기, 형태와 분포도를 분석하였다(도 15).
실험예 4. 과산화수소수와 글루타치온의 유무에 따른 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 화합물이 포함된 나노입자의 분해 능력 평가
오베티콜린산 이합체 화합물의 링커 연결부위는 가수분해가 가능한 에스테르(ester) 결합 구조로 이루어져있다. 상기 링커는 글루타치온(glutathione) 또는 활성산소에 의해 분해되는데, 이를 확인하고자 하였다.
구체적으로, 상기 실시예 7.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(sOCA-E) 2 mg을 각각의 PBS 용액(글루타치온 1 mg/mL, 과산화수소수 50 uM/mL, 글루타치온 1 mg/mL + 과산화수소수 50 uM/mL 각각 포함) 2 mL에 넣고 37℃에서 쉐이킹하면서 48시간 동안 인큐베이션하였다. 48시간 뒤 분해 능력을 평가하기 위해 초산에틸을 이용하여 유기물을 추출하고 마그네슘설페이트를 이용하여 물기를 제거한 뒤 농축을 진행하였다. 생성된 고체를 MS 분석하여 분자량의 변화를 확인하였다.
하기 표 2에 과산화수소수, 글루타치온, 과산화수소수 및 글루타치온으로 인한 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 화합물이 포함된 나노입자의 분해 능력 평가 결과를 정리하여 나타내었다.
용매 Molecular Formula MS/MS (API+) Exact Mass 실측치(MS m/z [M+H]+)
PBS 용액 C56H94O8S 926.67 386.03
과산화수소수(50 uM/mL) 포함 PBS 용액 C28H48O4S1 480.33 663.59
글루타치온(1 mg/mL) 포함 PBS 용액 C28H48O4S1 480.33 663.48
과산화수소수(50 uM/mL) 및 글루타치온(1 mg/mL) 포함 PBS 용액 C28H48O4S1 480.33 663.48
실험예 5. 오베티콜린산 이합체(sOCA-E) 화합물이 포함된 나노입자의 비알콜성 지방간 치료 효능 평가
상기 실험예 3.과 동일한 방법으로 비알콜성 지방간 모델을 제작하고, 상기 실시예 9.에서 제조한 나노입자(OCA-Nanogel)를 경구 투여한 것 이외에 동일한 실험 조건으로 비알콜성 지방간 치료 효능 및 기타 독성평가를 진행하였다.
실험예 5.1. 혈액학적 분석
약물 투여 종료 후 일주일뒤 각각의 마우스 혈액에서 혈청 270 ㎕를 분리하여 GOT(AST), 콜레스테롤(Cholesterol), GGT(Gamma-glutamyl trasferase), GPT(ALT), ALP, LDL, 총 단백질(Total Protein), 트리글리세리드(Triglyceride), HDL, 총빌리루빈(Total bilirubin), 글루코스(Glucose), 총담즙산(Total bile acid), 요산(Uric Acid), 알부민(Albumin)을 측정하였다.
측정 결과, 기존 대조군 OCA 단독 약물과 비교하여 간수치 인자인 AST, ALT가 감소함을 확인하였다(도 16).
실험예 5.2. 콜라겐 섬유 염색을 통한 섬유화 정도 확인
실험예 3.2.와 동일한 방법으로 메이슨 트리크롬 염색(Masson-Trichrome staining) 방법을 통해 비알콜성 지방간 모델의 간조직내 섬유화를 확인하였으며, 이를 수치화하여 섬유화 정도를 파악하였다.
그 결과, 간 면적대비 섬유화 면적은 비알콜성 지방간 치료제로 개발된 OCA 단독 처리보다 sOCA 이합체를 포함한 군에서 더 적게 나타났다. 이를 통해, 간 조직의 섬유화가 적게 일어났으며, 이에 sOCA 이합체가 비알콜성 지방간 치료에 효과적임을 알 수 있었다(도 17a 및 도 17b).
실험예 5.3. TGF-β 발현 정도 확인
상기 실험예 3.3.과 동일한 방법으로 약물 투여 종료 후 일주일 뒤 각각의 마우스에서 간을 적출한 뒤 블록을 제작하고, 이를 각각 TGF-β 및 DAPI 염색하여 TGF-β발현 정도를 확인하였다.
그 결과, 비알콜성 지방간 모델에서는 높은 수준의 TGF-β가 발현되었으며, 치료제로 개발된 OCA를 단독으로 처리한 경우에는 그 치료 효과가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 반면, sOCA 이합체를 포함한 나노젤의 경우에는 TGF-β 발현 수준이 현저하게 감소하였다. 이를 통해, sOCA 이합체를 포함한 후코이단 코팅 나노젤이 비알콜성 지방간 치료에 효과적임을 알 수 있었다(도 18).
실험예 5.4. α-SMA 발현 정도 확인
실험예 3.4.와 동일한 방법으로 약물 투여 종료 후 일주일 뒤 각각의 마우스에서 간을 적출한 뒤 블록을 제작하고, 이를 각각 α-SMA 및 DAPI 염색하여 α-SMA의 발현 정도를 확인하였다.
그 결과, 비알콜성 지방간 모델에서는 눈에 띄게 α-SMA가 발현되었으며, 치료제로 개발된 OCA를 단독으로 처리한 경우에는 그 치료 효과가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 반면, sOCA 이합체를 포함한 나노젤을 투여한 경우에는 α-SMA 발현 수준이 현저하게 감소하였다. 특히, 혈관내 주사(I.V.)를 통해 sOCA를 투여한 실험군에서 알콜성 지방간 치료에 있어 괄목할만한 효과를 나타내었다(도 19).
IV. 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E)을 포함하는 나노입자
실시예 10. 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E)의 제조
Figure pat00027
단계 1: BRAP의 합성
4-하이드록시벤질보로닉액시드(1 g), 1,1,1-트리스(하이드록시메틸)에탄(0.79 g)을 테트라하이드로퓨란 5 mL에 넣은 뒤 상온 교반하였다. 교반 시 정제수 1~2 방울을 적가하며 모든 용액이 맑아질때까지 교반하였다. TLC를 이용하여 반응성을 확인하며 반응성이 모두 진행되었을 때 실리카겔 컬럼을 통해 정제하여, BRAP((4-(5-(hydroxymethyl)-5-methyl-1,3,2-dioxaborinan-2-yl)phenyl)methanol)를 수득하였다.
Figure pat00028
1H NMR(400 MHz, CDCl3): δ 7.79 (2H, d), 7.33 (2H, d), 4.70 (2H, s), 3.80 (6H, m), 0.99 (3H, S).
단계 2: 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E)의 합성
오베티콜린산(0.5 g), 싸이오디에탄올(0.072 g), 디메틸아미노피리딘(0.036 g)을 디클로로메탄 30 mL에 녹인 뒤 10분간 교반하였다. 1-에틸-3(디메틸아미노페닐)카보닐디이미드(0.45 g)을 적가한 뒤 16시간 동안 상온 교반하였다. TLC를 이용하여 반응성을 확인하며 반응이 모두 진행되었을 시 반응 용매를 제거한 뒤 실리카겔 컬럼을 통해 정제하여, 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E)을 수득하였다.
Figure pat00029
1H NMR(400 MHz, CDCl3): δ 7.78 (2H, d), 7.33 (2H, d), 4.19 (2H, s), 4.13 (4H, q), 4.03 (4H, m), 3.86 (2H, d), 3.70 (3H, s), 3.54 (3H, m), 3.40 (3H, m), 2.40-2.18 (6H, m), 1.96-0.84 (m), 0.64 (10H, m).
실시예 11. 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E)을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 10.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E) 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다.
실시예 12. 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E) 및 후코이단을 포함하는 나노입자의 제조
상기 실시예 10.에서 제조한 오베티콜린산 이합체 화합물(BOCA-E) 10 mg을 5 mL의 테트라하이드로퓨란에 녹이고 주사기를 이용하여 2 mg의 후코이단(Fucoidan, F)이 녹아있는 PBS 50 mL에 한방울씩 적가하며 초음파 처리하여 나노입자를 분산시켰다. 이후, 회전증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 뒤 액체질소를 이용하여 동결건조시켰다. 완전히 동결건조된 나노입자는 사용하기 직전 PBS에 분산시켜 사용하였다. 입도분석기와 주사전자현미경을 이용하여 상기 제조된 나노입자의 물리적 특성으로서 나노입자의 크기, 형태와 분포도를 분석하였다(도 22).

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1]
    Figure pat00030

    상기 화학식 1 중,
    A는 C2-10의 링커로서, -S-, -SS-, -SSS-, -SeSe-, -Se-, -B-, 아세탈 또는 케탈을 포함하고;
    X는 NH 또는 O이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 A는
    Figure pat00031
    ,
    Figure pat00032
    , 및
    Figure pat00033
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이며;
    m1, m2, p1 및 p2는 각각 0 내지 10의 정수인, 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이합체 화합물은 화학식 1a로 표시되는 화합물이 결합된 것인, 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1a]
    Figure pat00034
    .
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이합체 화합물은 하기 화학식 1b 내지 1e 중 어느 하나로 표시되는 것인, 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1b]
    Figure pat00035
    ;
    [화학식 1c]
    Figure pat00036
    ;
    [화학식 1d]
    Figure pat00037
    ; 및
    [화학식 1e]
    Figure pat00038
    .
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 오베티콜린산 이합체 화합물, 이의 용매화물, 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 나노입자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 나노입자는 후코이단을 더 포함하는 것인, 나노입자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나노입자 크기는 250 ㎚ 내지 500 ㎚인 것인, 나노입자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 후코이단은 이합체 화합물 100 중량부 기준으로 10 내지 30 중량부로 포함되는 것인, 나노입자.
  9. 제5항 또는 제6항의 나노입자를 포함하는 약학적 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 약학적 조성물은 간 질환의 예방 또는 치료용인 것인, 약학적 조성물.
  11. 제5항 또는 제6항의 나노입자를 포함하는 약학적 조성물을 간 질환에 걸린 개체에 투여하는 단계를 포함하는 간 질환 치료 방법.
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