KR20230106657A - 제형, 방법, 키트, 및 투여형 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 구현예는 일반적으로 적어도 2가지 활성 성분인 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스, 또는 FK506 유도체 또는 유사체, 및 하나 이상의 부형제를 포함하는 개선된 안정성을 위한 제형, 방법, 키트, 및 투여형에 관한 것이다. 상기 제형은 단일 용량 피하 주사로서 투여될 수 있다. 상기 제형은 다양한 질환, 장애 또는 손상의 치료에 유용할 수 있다.

Description

제형, 방법, 키트, 및 투여형
본 개시의 구현예는 일반적으로 피하 주사를 위한 개선된 약학적 제형(formulation)의 제형, 방법, 키트, 및 투여형(dosage form)에 관한 것이다.
AMD3100은 줄기 세포 공여자에서 줄기 세포의 이동을 위해 사용되는 CXCR4 길항제(antagonist)이다. FK506은 장기 거부를 방지하기 위해 고형 장기 이식에 더 높은 용량으로 널리 사용되는 면역억제 약물이다. 현재, Mozobil®(plerixafor, AMD3100) 주사제는 과립구-콜로니 자극 인자(G-CSF)와 조합하여 비-호지킨 림프종(NHL) 및 다발성 골수종을 갖는 환자에서 수집과 이후의 자가성 이식을 위해 조혈 줄기 세포(HSC)를 말초 혈액으로 이동시키는 것을 나타낸다. PROGRAF(타크로리무스(Tacrolimus), FK506)는 다른 면역억제제와 조합하여 동종이계(allogeneic) 간, 신장 또는 심장 이식을 받은 성인 및 소아 환자에서 장기 거부의 예방을 보여주는 칼시뉴린(calcineurin)-억제성 면역억제제이다. PROGRAF(타크로리무스) 캡슐은 경구로 사용하기 위한 것이고, PROGRAF(타크로리무스) 주사제는 정맥에 사용하기 위한 것이다. 현재, PROGRAF는 피하 주사용으로 이용가능하지 않을 수 있다.
줄기 세포의 이동 및 모집에 유용한 단일 용량 피하 주사를 위한 약학적 제형에 대한 필요성이 남아 있다.
본 개시는 다양한 질환, 장애, 및/또는 손상을 치료하기 위한 제형, 방법, 키트, 및 투여형에 관한 것이다. 구현예에서, 본 개시는 활성 약학적 성분인 AMD3100 및 타크로리무스(FK506)를 포함하는 약학적 제형을 제공한다. 한 구현예에서, 상기 활성 약학적 성분은 AMD3100과 유사한 임의의 줄기 세포 이동제(mobilizer)를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 활성 약학적 성분은 임의의 FK506 유도체(derivative) 또는 유사체(analog)를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 제형은 하나 이상의 부형제를 추가로 포함한다. 한 구현예에서, 상기 제형은 단일 용량 피하 주사로서 제형화된다.
본 개시는 AMD3100, 또는 AMD3100과 유사한 임의의 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스, 또는 임의의 FK506 유도체 또는 유사체를 포함하는 약학적 제형을 제조하기 위한 방법을 제공한다. 한 구현예에서, 본 개시는 본 명세서에 개시된 것과 같은 활성 성분 및 하나 이상의 부형제를 포함하는 약학적 제형을 포함하는 투여형을 제공하며, 여기서 상기 약학적 제형은 소정의 시간 동안 및 소정의 조건 하에 안정하게 남아 있다.
한 구현예에서, 본 개시는 약학적 제형의 제조 또는 안정화 방법을 제공한다. 한 구현예에서, 본 개시는 하나 이상의 투여형 및 상기 투여형을 대상체에게 투여하기 위한 설명서를 포함하는 키트를 제공하며, 여기서 상기 투여형은 적어도 2가지 활성 성분 및 하나 이상의 부형제를 포함하는 약학적 제형을 포함하고, 상기 활성 성분은 AMD3100, 또는 AMD3100과 유사한 임의의 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스(FK506), 또는 임의의 FK506 유도체 또는 유사체를 포함하며, 상기 투여형은 소정의 시간 동안 및 소정의 조건 하에 안정하게 남아 있다.
전술한 요약 및 다음의 상세한 설명은 첨부된 도면과 접목되어 읽을 때 더 잘 이해된다. 예시적인 구현예는 도면에 나타나 있다; 그러나, 구현예는 본 명세서에 도시된 특정 구조에 제한되지 않음이 이해되어야 한다. 도면에서:
도 1a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 래트에서 선형 스케일(linear scale)로 시간에 따른 평균 AMD3100 및 FK506 혈장 농도를 보여준다.
도 1b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 래트에서 세미로그 스케일(semilogarithmic scale)로 시간에 따른 평균 AMD3100 및 FK506 혈장 농도를 보여준다.
도 2a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 미니 돼지에서 선형 스케일로 시간에 따른 평균 AMD3100 및 FK506 혈중 농도를 보여준다.
도 2b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 미니 돼지에서 세미로그 스케일로 시간에 따른 평균 AMD3100 및 FK506 혈중 농도를 보여준다.
도 3은 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 AMD3100 + FK506 또는 본 개시의 제형의 투여에 대한 시간(치료 후 경과일)에 따른 질환 활성 지수(DAI)를 보여준다.
도 4a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형을 처리한 결장의 길이의 사진을 보여준다.
도 4b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형을 처리한 결장 길이의 정량적 데이터를 보여준다.
도 5a는 본 개시의 제형, 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 치리된 0일에 돼지 모델을 보여준다.
도 5b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 돼지 모델에서 피부 상처 치유의 육안적 분석을 보여준다.
도 5c는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 돼지 모델에서 피부 상처 치유를 위한 재상피화 시간을 보여준다.
도 6a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 1개월에 손상된 척수의 조직학을 보여준다.
도 6b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 후 래트에서 SCI 후 골수-유래 GFP 세포를 보여준다.
도 6c는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 후 래트에서 급성 척수 손상(SCI)에 대한 시간에 따른 BBB 점수(Basso, Beattie and Bresnahan Score)를 보여준다.
도 7a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 후 래트에서 심근 경색에 따른 수술 후 좌심실 박출률(LVEF)을 보여준다.
도 7b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 후 래트에서 심근 경색에 따른 수술 후 흉터 형성을 보여주는 마송 트리크롬 염색(Masson's trichrome staining)을 보여준다.
도 8a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 후 마우스에서 안구 화상 이후의 안구 각막의 사진을 보여준다.
도 8b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 제형으로 처리된 후 마우스에서 안구 화상 이후의 마우스 각막 선명도 점수를 보여준다.
도 9a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 돼지에서 피부 상처 치유의 육안적 분석을 보여준다.
도 9b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 제1형 돼지에서 상처 치유 시간을 보여준다.
도 10a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 스트렙토코커스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 유도성 ARDS의 마우스 모델에서 사망률(mortality)의 감소 및 개선된 생존에 있어서 제형 A의 연구를 위한 실험 프로토콜(protocol)을 보여준다.
도 10b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 스트렙토코커스 뉴모니애 유도성 ARDS의 마우스 모델에서 사망률의 감소 및 개선된 생존에 있어서 제형 A의 연구에서의 동물 생존을 보여준다.
도 11a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 위약(placebo) 대조군(식염수 처리)을 보여주며, 여기서 위쪽 패널은 생존한 동물에서 폐의 CT 스캔을 보여주고, 가운데 패널은 폐의 육안적 사진을 보여주고, 아래쪽 패널은 폐의 H&E 염색을 보여준다.
도 11b는 제형 A 처리군을 보여주며, 여기서 위쪽 패널은 생존한 동물에서 폐의 CT 스캔을 보여주고, 가운데 패널은 폐의 육안적 사진을 보여주고, 아래쪽 패널은 폐의 H&E 염색을 보여준다.
도 12a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 혈청 TNF-α 레벨(level)을 보여준다.
도 12b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 혈청 IL-4 레벨을 보여준다.
도 12c는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 혈청 IL-2 레벨을 보여준다.
도 12d는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 혈청 IL-6 레벨을 보여준다.
도 12e는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 혈청 IL-1β 레벨을 보여준다.
도 12f는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 혈청 IFN-γ 레벨을 보여준다.
도 13a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 혈청 락테이트 탈수소효소(LDH) 레벨을 보여준다.
도 13b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 아스파르테이트 아미노전이효소(AST) 레벨을 보여준다.
도 13c는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 식염수 처리 또는 제형 A 처리 이후 알라닌 아미노전이효소(ALT) 레벨을 보여준다.
도 14a는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 감염 이후 5일에 단리된 폐 세포의 사이토스핀(cytospin) 슬라이드의 면역형광 염색을 보여준다.
도 14b는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 정상 폐, 식염수로 처리된 폐 및 제형 A로 처리된 폐에서 CD133+ 세포의 백분율을 보여준다.
도 15는 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 제형 A로 처리된 스트렙토코커스 뉴모니애 감염된 CD133+/C-L 마우스에서 CD133+ 줄기 세포에 의한 기관지 상피의 생성을 보여준다.
도 16은 본 개시의 예시적인 구현예에 따라 제형 A로 처리된 후 콜라겐-유도 관절염 래트에서 관절염의 임상 증상의 촬영을 시간에 따라 보여준다.
다음의 상세한 설명은 예시적이고 설명적인 것이며, 본 명세서에 기술된 본 개시의 추가적인 설명을 제공하기 위한 의도이다. 다른 이점 및 신규한 특징들은 본 개시의 다음의 상세한 설명으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 쉽게 자명할 것이다.
한 구현예에서, 본 개시의 약학적 제형은 A를 포함한다. "환자" 또는 "대상체"는 포유동물, 예컨대, 인간 또는 수의과 환자 또는 대상체, 예컨대, 마우스, 래트, 기니 피그, 개, 고양이, 말, 소, 돼지, 또는 비-인간 영장류, 예컨대 원숭이, 침팬지, 개코원숭이 또는 고릴라이다.
한 구현예에서, 용어 "유사체"는 구조적 유사체, 예컨대, 다른 화합물과 유사한 구조를 갖지만 소정의 측면에서 상이한 화합물, 또는 기능적 유사체, 예컨대, 다른 화합물과 유사한 물리적, 화학적, 생화학적, 및/또는 약리학적 특성을 갖는 화합물을 의미할 수 있다.
한 구현예에서, 용어 "유도체"는, 예를 들면 화학 반응에 의해 유사한 화합물로부터 유래되는 화합물을 의미할 수 있다.
용어 "포함하다", "포함하고", 및 "포함하는"은 배타적인 것이라기보다는 포괄적인 것으로 해석되어야 한다. 용어 "이루어지다", "이루어지는", 및 그의 변형은 포괄적인 것이라기보다는 배타적인 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "약"은, 달리 특정되지 않는 한, 해당 참조값으로부터 10%의 변동성을 의미한다.
본 개시는 치료적 유효량의 AMD3100, 또는 AMD3100과 유사한 임의의 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스, 또는 임의의 FK506 유도체 또는 유사체를 포함하는 약학적 제형을 제공한다. 한 구현예에서, 상기 제형은 환자 또는 대상체에서 단일 용량 피하 주사용으로 제형화된다. 놀랍고도 예상치 못하게, 줄기 세포의 이동 및 모집에서 AMD3100(또는 임의의 유사한 줄기 세포 이동제) 및 저용량 타크로리무스(또는 임의의 FK506 유도체 또는 유사체)(예를 들면, 거부를 방지하기 위한 유효 복용량의 1/10)의 상승효과(synergism)가 관찰되었다. 한 구현예에서, 상기 저용량 타크로리무스는 FK506 결합 단백질(FKBP)에 결합할 수 있지만, 칼시뉴린 경로(그 면억역제 효과를 위한 메커니즘)에 작용하지 않을 수 있다. 임의의 면역억제 효과로부터의 이러한 독립성은 타크로리무스와 동일하거나 유사한 혜택을 부여하는 것으로 발견된 타크로리무스의 비-면역억제 동질체(congener)에 의해 확인될 수 있다. 칼시뉴린 경로 대신에, 상기 저용량 타크로리무스는 대체제인 뼈 형성 단백질(BMP) 신호전달 경로를 통해 작용할 수 있다. 동종이식 내성을 생성하는 이식 키메리즘(graft chimerism) 이외에도, AMD3100 및 타크로리무스의 조합으로 인한 손상된 조직으로의 줄기 세포 이동 및 귀소화(homing)는 다양한 질환, 장애 또는 손상의 치료, 예를 들면, 피부 상처 치유, IBD의 치료, 수술후 복막 유착의 방지, 간 재생의 촉진, 동물에서 중증 당뇨병에서의 상처 치유 및 미세혈관계의 개선을 위해 안전하고 효과적일 수 있다. AMD3100은 CXCR4의 길항제이고, 줄기 세포를 골수로부터 순환으로 이동시킬 수 있지만, 타크로리무스는 장기 거부를 방지하기 위해 사용되는 면역억제 약물임을 고려할 때, 본 기술분야의 기술자는 이러한 2가지 연관되지 않은 약물이 줄기 세포의 이동 및 모집에서 상승작용(synergy)을 가질 수 있을 것이라고 생각하지 않을 것이다. 본 발명자들은 피하 주사를 위한 타크로리무스(FK506) 및 AMD3100의 고정된 용량 조합에 기반하여 예상치 못한 놀라운 상승 효과를 발견하였고, 저용량(비-면역억제 복용량)의 타크로리무스가 손상된 위치에 대한 줄기 세포 모집을 촉진할 수 있음을 발견하였다.
AMD3100 및 타크로리무스를 포함하는 조합 약물의 개발에 있어서 도전과제 및/또는 어려움이 있어 왔다. 예를 들면, AMD3100 옥타히드로클로라이드 수화물은 물에 22 ㎎/㎖로 용해되지만, FK506(타크로리무스)은 빈약한 수용해도를 갖는다. 타크로리무스는 빈약한 수용해도, P-gp 방출, 및 대규모 전신-이전(presystemic) 대사를 나타낼 수 있으며, 이것은 경구 투여 이후 낮은 생체이용성을 야기할 수 있다. 타크로리무스는 온도 및 pH에 매우 민감할 수 있고, 분해되어서 재배열에 의해 매우 밀접하게 관련있는 구조를 갖는 불순물을 형성할 수 있다. 물에서 타크로리무스의 상대적인 불용해성에 기반하여, 타크로리무스를 포함하는 적합한 조합 약물은 달성하기가 어려울 수 있다. 예를 들면, 2개 API의 용해도는 FK506의 불안정성을 야기할 수 있다. 약 50%의 FK506이 분해될 수 있고, 상기 분해물이 동물 또는 대상체에서 줄기세포의 이동 및 모집에 있어서 AMD3100 및 타크로리무스의 2개 약물의 상승작용을 감소시킬 수 있다. 본 발명자들은 놀랍고도 예상치 못하게 API의 상승 효과를 야기하고, 또한 타크로리무스 및/또는 제형의 안정성을 증가시키는 신규한 제형 및 제조 공정을 발견하였다. 본 발명자들은, 예를 들면, 미국 식품의약품청(FDA)에 의해 현재 승인된 타크로리무스 복용량(경구로 또는 정맥 주사를 통해 투여됨)보다 약 15배 낮을 수 있는 복용량인 낮은 복용량으로 타크로리무스를 포함하는 신규한 제형을 발견하였다. 게다가, 본 개시의 신규한 제형은 피하로 투여될 때 검출불가일 수 있는 혈중 최저 레벨(trough level)을 야기할 수 있다.
본 개시는 치료적 유효량의 AMD3100, 또는 임의의 유사한 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스, 또는 임의의 FK506 유도체 또는 유사체를 포함하는 하나 이상의 약학적 제형을 제공한다. 한 구현예에서, 상기 제형은 하나 이상의 부형제를 추가로 포함한다. 상기 부형제는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 가용화제, 침투 증강제, 진정제, 용매, 염, 삼투압 제제, pH 조정제, 및/또는 주사용수.
하나 이상의 활성 성분, 예를 들면, AMD3100 또는 유사한 줄기 세포 이동제는 약 1 ㎎/㎖ 내지 약 48 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 하나 이상의 활성 성분, 예를 들면, AMD3100 또는 유사한 줄기 세포 이동제는 약 16 ㎎/㎖ 내지 약 48 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 AMD3100 또는 유사한 줄기 세포 이동제는 약 1 ㎎/㎖, 약 2 ㎎/㎖, 약 3 ㎎/㎖, 약 4 ㎎/㎖, 약 5 ㎎/㎖, 약 6 ㎎/㎖, 약 7 ㎎/㎖, 약 8 ㎎/㎖, 약 9 ㎎/㎖, 약 10 ㎎/㎖, 약 11 ㎎/㎖, 약 12 ㎎/㎖, 약 13 ㎎/㎖, 약 14 ㎎/㎖, 약 15 ㎎/㎖, 약 16 ㎎/㎖, 약 17 ㎎/㎖, 약 18 ㎎/㎖, 약 19 ㎎/㎖, 약 20 ㎎/㎖, 약 21 ㎎/㎖, 약 22 ㎎/㎖, 약 23 ㎎/㎖, 약 24 ㎎/㎖, 약 25 ㎎/㎖, 약 26 ㎎/㎖, 약 27 ㎎/㎖, 약 28 ㎎/㎖, 약 29 ㎎/㎖, 약 30 ㎎/㎖, 약 31 ㎎/㎖, 약 32 ㎎/㎖, 약 33 ㎎/㎖, 약 34 ㎎/㎖, 약 35 ㎎/㎖, 약 36 ㎎/㎖, 약 37 ㎎/㎖, 약 38 ㎎/㎖, 약 39 ㎎/㎖, 약 40 ㎎/㎖, 약 41 ㎎/㎖, 약 42 ㎎/㎖, 약 43 ㎎/㎖, 약 44 ㎎/㎖, 약 45 ㎎/㎖, 약 46 ㎎/㎖, 약 47 ㎎/㎖ 또는 약 48 ㎎/㎖의 농도일 수 있다.
상기 하나 이상의 활성 성분, 예를 들면, 타크로리무스(FK506) 또는 임의의 FK506 유도체 또는 유사체는 약 0.05 ㎎/㎖ 내지 약 2 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 하나 이상의 활성 성분, 예를 들면, 타크로리무스(FK506) 또는 임의의 FK506 유도체 또는 유사체는 약 0.3 ㎎/㎖ 내지 약 1.6 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 타크로리무스(FK506)는 약 0.05 ㎎/㎖, 약 0.06 ㎎/㎖, 약 0.07 ㎎/㎖, 약 0.08 ㎎/㎖, 약 0.09 ㎎/㎖, 약 0.1 ㎎/㎖, 약 0.2 ㎎/㎖, 약 0.3 ㎎/㎖, 약 0.4 ㎎/㎖, 약 0.5 ㎎/㎖, 약 0.6 ㎎/㎖, 약 0.7 ㎎/㎖, 약 0.8 ㎎/㎖, 약 0.9 ㎎/㎖, 약 1.0 ㎎/㎖, 약 1.1 ㎎/㎖, 약 1.1 ㎎/㎖, 약 1.2 ㎎/㎖, 약 1.3 ㎎/㎖, 약 1.4 ㎎/㎖, 약 1.5 ㎎/㎖, 약 1.6 ㎎/㎖, 약 1.7 ㎎/㎖, 약 1.8 ㎎/㎖, 약 1.9 ㎎/㎖, 또는 약 2.0 ㎎/㎖의 농도일 수 있다.
상기 하나 이상의 가용화제는 임의의 적합한 가용화제를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 하나 이상의 가용화제는 1-N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 프로필렌 글리콜, 디메틸설폭시드(DMSO), N,N-디메틸포름아미드(DMF), 폴리에틸렌 글리콜, 테트라히드로퍼푸릴 알코올, 폴리에틸렌글리콜 에테르, 및/또는 N,N-디메틸아세트아미드를 (제한 없이) 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 가용화제는 1-N-메틸-2-피롤리돈(NMP)이다. 상기 하나 이상의 가용화제는 약 200 ㎎/㎖ 내지 약 800 ㎎/㎖ 또는 약 200 ㎎/㎖ 내지 약 450 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 가용화제, 예를 들면, NMP의 농도는 약 200 ㎎/㎖, 약 210 ㎎/㎖, 약 220 ㎎/㎖, 약 230 ㎎/㎖, 약 240 ㎎/㎖, 약 250 ㎎/㎖, 약 260 ㎎/㎖, 약 270 ㎎/㎖, 약 280 ㎎/㎖, 약 290 ㎎/㎖, 300 ㎎/㎖, 약 310 ㎎/㎖, 약 320 ㎎/㎖, 약 330 ㎎/㎖, 약 340 ㎎/㎖, 약 350 ㎎/㎖, 약 360 ㎎/㎖, 약 370 ㎎/㎖, 약 380 ㎎/㎖, 약 390 ㎎/㎖, 약 400 ㎎/㎖, 약 410 ㎎/㎖, 약 420 ㎎/㎖, 약 430 ㎎/㎖, 약 440 ㎎/㎖, 약 450 ㎎/㎖, 약 460 ㎎/㎖, 약 470 ㎎/㎖, 약 480 ㎎/㎖, 약 490 ㎎/㎖, 약 500 ㎎/㎖, 약 510 ㎎/㎖, 약 520 ㎎/㎖, 약 530 ㎎/㎖, 약 540 ㎎/㎖, 약 550 ㎎/㎖, 약 560 ㎎/㎖, 약 570 ㎎/㎖, 약 580 ㎎/㎖, 약 590 ㎎/㎖, 약 600 ㎎/㎖, 약 610 ㎎/㎖, 약 620 ㎎/㎖, 약 630 ㎎/㎖, 약 640 ㎎/㎖, 약 650 ㎎/㎖, 약 660 ㎎/㎖, 약 670 ㎎/㎖, 약 680 ㎎/㎖, 약 690 ㎎/㎖, 약 700 ㎎/㎖, 약 710 ㎎/㎖, 약 720 ㎎/㎖, 약 730 ㎎/㎖, 약 740 ㎎/㎖, 약 750 ㎎/㎖, 약 760 ㎎/㎖, 약 770 ㎎/㎖, 약 780 ㎎/㎖, 약 790 ㎎/㎖, 또는 약 800 ㎎/㎖일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 NMP는, 예를 들면 하나 이상의 활성 성분의 흡수를 촉진하기 위한 용매 및 침투 증강제로서 기능할 수 있다. 한 구현예에서, NMP 이외의 하나 이상의 용매 또는 침투 증강제가 사용될 수 있다.
상기 하나 이상의 진정제 및/또는 용매는 임의의 적합한 진정제 및/또는 용매를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 하나 이상의 진정제 및/또는 용매는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 및/또는 에탄올을 포함한다. 한 구현예에서, 용매는 글리세린이다. 상기 진정제 및/또는 용매는 약 130 ㎎/㎖ 내지 약 350 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 진정제 및/또는 용매, 예를 들면, 글리세린의 농도는 약 130 ㎎/㎖, 약 140 ㎎/㎖, 약 150 ㎎/㎖, 약 160 ㎎/㎖, 약 170 ㎎/㎖, 약 180 ㎎/㎖, 약 190 ㎎/㎖, 약 200 ㎎/㎖, 약 210 ㎎/㎖, 약 220 ㎎/㎖, 약 230 ㎎/㎖, 약 240 ㎎/㎖, 약 250 ㎎/㎖, 약 260 ㎎/㎖, 약 270 ㎎/㎖, 약 280 ㎎/㎖, 약 290 ㎎/㎖, 약 300 ㎎/㎖, 약 310 ㎎/㎖, 약 320 ㎎/㎖, 약 330 ㎎/㎖, 약 340 ㎎/㎖, 또는 약 350 ㎎/㎖일 수 있다.
상기 하나 이상의 용매는 또한 디메틸 설폭시드(DMSO) 또는 탈수 에탄올 또는 무수 에탄올을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 용매는 약 20 ㎎/㎖ 내지 약 70 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 용매, 예를 들면, 탈수 또는 무수 에탄올의 농도는 약 20 ㎎/㎖, 약 25 ㎎/㎖, 약 30 ㎎/㎖, 약 35 ㎎/㎖, 약 40 ㎎/㎖, 약 45 ㎎/㎖, 약 50 ㎎/㎖, 약 55 ㎎/㎖, 약 60 ㎎/㎖, 약 65 ㎎/㎖, 또는 약 70 ㎎/㎖일 수 있다.
상기 하나 이상의 염은 임의의 적합한 염 및/또는 삼투압 제제를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 하나 이상의 염 및/또는 삼투압 제제는 염화나트륨(NaCl), 아세테이트, 포스페이트 또는 디포스페이트, 시트레이트, 메실레이트, 나이트레이트, 타르트레이트, 또는 글루코네이트를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 염 및/또는 삼투압 제제는 약 1 ㎎/㎖ 내지 약 3 ㎎/㎖의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 염 및/또는 삼투압 제제, 예를 들면, 염화나트륨(NaCl)의 농도는 약 1 ㎎/㎖, 약 1.5 ㎎/㎖, 약 2 ㎎/㎖, 약 2.5 ㎎/㎖, 또는 약 3 ㎎/㎖일 수 있다.
상기 하나 이상의 pH 조정제는 임의의 적합한 pH 조정제를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 상기 하나 이상의 pH 조정제는 염산(HCl) 및/또는 수산화나트륨(NaOH)을 포함한다. 상기 하나 이상의 pH 조정제, 예를 들면, 염산(HCl) 및/또는 수산화나트륨(NaOH)은 적절한 pH 조정을 위해 충분한 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 pH 조정제는 약 1N 내지 약 8N의 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 pH 조정제, 예를 들면, 염산(HCl) 및/또는 수산화나트륨(NaOH)은 약 2N의 농도일 수 있다.
한 구현예에서, 상기 제형은 주사용수(WFI)를 포함할 수 있다. 상기 WFI는 Q.S.를 위해 적절한 농도일 수 있다. 한 구현예에서, 상기 WFI의 농도는 약 5-15% 또는 약 50-150 ㎎/㎖일 수 있다.
한 구현예에서, 상기 제형은 다음의 성분들을 포함할 수 있으며, 본 명세서에서 "제형 A" 또는 "FORM. A"로 나타낼 수 있다.
제형 A
활성 성분/부형제 농도(㎎/㎖)
AMD3100(활성 약학적 성분) 약 16-48
FK506(활성 약학적 성분) 약 0.05-2.0
1-N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 약 200-800
글리세린 약 130-300
탈수 에탄올 약 20-70
염화나트륨(NaCl) 약 1-3
주사용수(WFI) 충분한 함량으로(Q.S.)
염산(HCl) pH 조정을 위해
수산화나트륨(NaOH) pH 조정을 위해
본 명세서에 개시된 약학적 제형은 개선된 안정성 프로필을 갖는 제형을 포함할 수 있다. 상기 제형은 주사 운반, 예를 들면 피하 주사를 위해 적합할 수 있다. 구현예에서, 본 개시의 제형은 타크로리무스(FK506) 및/또는 AMD3100의 안정성에 있어서 놀랍고도 예상치 못한 개선을 제공하였다. 한 구현예에서, 상기 제형, 예를 들면, 주사제는 활성 성분인 타크로리무스(FK506), 또는 FK506 유도체 또는 유사체, 및 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제가 적어도 9개월 동안 2-8℃ 또는 -20℃ 이하에서 안정하게 한다. 한 구현예에서, 상기 제형, 예를 들면, 주사제는 활성 성분인 타크로리무스(FK506) 또는 FK506 유도체 또는 유사체 및 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제가 실온에서 적어도 10일 동안 안정하게 한다.
한 구현예에서, 본 개시의 제형은 약 1 내지 약 3시간에 4 내지 25 ng/㎖의 타크로리무스(FK506) 또는 FK506 유도체 또는 유사체의 피크(peak) 혈중 레벨을 야기할 수 있다. 한 구현예에서, 최저 레벨은 5 ng/㎖ 미만일 수 있다. 한 구현예에서, 활성 성분인 AMD3100 및 타크로리무스는 실질적으로 동일한 시간, 예를 들면, 약 1 내지 3시간에 피크 레벨에 도달할 수 있고, 이는 활성 성분, 예를 들면, 순환하는 줄기 세포의 활성화에 있어서 활성 성분의 놀랍고도 예상치 못한 상승 효과를 야기할 수 있다. 본 개시의 제형의 피하 주사는 상승 효과를 야기할 수 있다. 한 구현예에서, 말초 혈액 내의 줄기 세포는 약 2 내지 약 3시간에 피크 레벨에 도달할 수 있고, 이동된 줄기 세포는 상대적으로 낮은 레벨의 타크로리무스에 상대적으로 짧은 시간 동안 노출될 수 있다.
한 구현예에서 본 개시의 제형 및 방법에 1-N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 포함하면 예상치 못한 및/또는 상승 효과를 제공할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 제형에서 치료적 유효량, 예를 들면 약 200 ㎎/㎖ 내지 약 800 ㎎/㎖ 또는 약 200 ㎎/㎖ 내지 약 450 ㎎/㎖의 NMP는 환자 또는 대상체에서 예상치 못한 효과 및/또는 상승 효과를 야기할 수 있는 방식으로 뼈 형성 단백질(BMP) 경로를 조절하거나, 활성화하거나, 다른 효과를 가질 수 있다. 한 구현예에서, NMP, 타크로리무스 또는 그의 유도체 또는 유사체, 및/또는 AMD3100 또는 유사한 줄기 세포 이동제의 조합은 환자 또는 대상체에서 BMP 경로를 조절하거나, 활성화하거나, 달리 영향을 미침으로써 본 명세서에 개시된 것들을 포함하는 다양한 증상 또는 질환의 치료에 있어서 예상치 못한 및/또는 상승 효과를 제공할 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법 및 제형은 피하 주사를 위해 제형화된 약학적 제형을 야기한다. 한 구현예에서, AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스(FK506), 또는 FK506 유도체 또는 유사체를 포함하는 약학적 제형은 단일 용량 피하 주사를 위한 것이다. 한 구현예에서, 상기 약학적 제형은 개선된 안정성을 나타낸다. 구현예에서, 본 개시는 개시된 약학적 제형을 안정화시키기 위한 방법을 추가로 포함한다.
구현예에서, 본 개시의 제형은 하나 이상의 치료적 적응증을 치료하기 위해 이용될 수 있다. 한 구현예에서, 본 개시의 제형은 다양한 타입의 조직 손상, 척수 손상, 심근 경색, 각막 손상, 피부 상처, 등을 치료하기 위해 사용될 수 있다. 한 구현예에서, 본 개시의 제형은 다양한 질환 또는 장애, 예를 들면, 하나 이상의 조직 손상, 화상 상처 및 손상, 자가면역 질환, 염증성 질환, 염증성 장 질환, 궤양성 대장염, 크론 질환, (간, 심장, 폐, 신장 또는 각막 이식 또는 피부 이식을 포함하는) 장기 이식, 각막 손상, 각막 질환 및 장애, 각막 상처, 열상, 눈물, 상처, 천자 또는 이들의 조합, 당뇨병과 연관되거나 이로부터 기인하는 손상, 척수 손상, 신경 손상 및/또는 퇴화, 전층 화상 또는 연조직 손상, 궤양, 당뇨병성 궤양, 허혈로 인한 장기 손상, 수술/트라우마, 감염/염증, 심장, 폐, 간, 신장, 위, 장, 신장, 피부, 뇌, 척수, 근골격계 및 혈관계를 포함하는 자가면역, 수술-후 유착(예를 들면, 수술-후 복강 유착), 등을 치료하기 위해 사용될 수 있다. 구현예에서, 본 개시의 제형은 급성 호흡 곤란 증후군(ARDS)을 치료하기 위해 사용될 수 있거나, 이를 위한 면역조절 및/또는 재생 치료법(therapy)으로 사용될 수 있다. 구현예에서, 본 개시의 제형은 관절염 및/또는 관절 손상을 치료, 완화 또는 개선하기 위해 사용될 수 있다.
구현예에서, 본 개시는 약학적 제형을 제조하기 위한 방법을 포함한다. 한 구현예에서, 약학적 제형, 예를 들면 제형 A를 제조하기 위한 방법은 다음의 단계들 중 하나 이상을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다: (ⅰ) 2-8℃에서 약물 물질을 제거하는 단계; (ⅱ) 약물 물질을, 예를 들면, 최소 30분 동안 평형시키는 단계; (ⅲ) WFI를 이용해 3-5% 배치(batch) 크기로 분배하는 단계; (ⅳ) 적절한 양의 염, 예를 들면, 염화나트륨을 부가하여 2 ㎎/㎖ 용액을 달성하는 단계; (ⅴ) 균질하게 될 때까지 용액을 혼합하는 단계; (ⅵ) 적절한 양의 용매, 예를 들면, 글리세린을 부가하여 189.15 ㎎/㎖ 용액을 달성하는 단계; (ⅶ) 균질하게 될 때까지 용액을 혼합하는 단계; (ⅷ) 원하는 412 ㎎/㎖ 용액의 가용화제, 예를 들면, NMP의 총량의 절반을 부가하는 단계; (ⅸ) 균질하게 될 때까지 용액을 혼합하는 단계; (ⅹ) 별도의 조제 용기에 적절한 양의 활성 성분, 예를 들면, AMD3100 또는 임의의 유사한 줄기 세포 이동제를 부가하여 24 ㎎/㎖을 달성하는 단계; (ⅹi) 적절한 양의 용매, 예를 들면, 탈수 에탄올을 부가하여 39.45 ㎎/㎖을 달성하고, 용기를 덮는 단계; (ⅹⅱ) 활성 성분, 예를 들면, AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제가 완전히 용해될 때까지 혼합하게 하는 단계; (ⅹⅲ) 용해된 활성 성분, 예를 들면, AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제의 용액을 부형제 용액에 부가하고, 세정을 위해 WFI를 사용하는 단계; (ⅹⅳ) 시각적으로 균질하게 될 때까지 혼합하게 하는 단계; (ⅹv) pH를 측정하고, pH 조정제, 예를 들면, 2N HCl 및/또는 2N NaOH를 이용해 5.5-6.0의 표적 범위로 pH를 조정하는 단계; (ⅹⅵ) 별도의 조제 용기에 적절한 양의 활성 성분, 예를 들면, FK506 또는 FK506 유도체 또는 유사체를 부가하여 0.5 ㎎/㎖의 원하는 농도를 달성하는 단계; (ⅹⅶ) 가용화제, 예를 들면, NMP의 총량의 나머지 절반을 부가하여 412 ㎎/㎖의 원하는 농도를 달성하는 단계; (ⅹⅷ) 활성 성분, 예를 들면, FK506 또는 FK506 유도체 또는 유사체가 시각적으로 용해될 때까지 용액을 혼합하는 단계; (ⅹⅸ) 활성 성분 용액, 예를 들면, FK506 또는 FK506 유도체 또는 유사체의 용액을 다른 활성 성분, 예를 들면 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제를 함유하는 조제 용기로 이송하는 단계; (ⅹⅹ) 시각적으로 균질하게 될 때까지 용액을 혼합하는 단계; (ⅹⅹi) pH를 측정하고, pH 조정제, 예를 들면 최소 2N HCl 및/또는 2N NaOH를 이용해 5.5-6.0의 표적 범위로 pH를 조정하는 단계; (ⅹⅹⅱ) WFI를 이용해 표적 중량으로 충분히 넣는(Q.S.) 단계; (ⅹⅹⅲ) 최종 약물 제품을 혼합하는 단계; (ⅹⅹⅳ) 멸균 필터, 예를 들면, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 0.22 ㎛ 멸균 필터를 이용해 필터를 멸균하는 단계; (ⅹⅹv) 완성된 약물 제품을 -20℃에 보관하는 단계.
구현예에서, 본 개시의 약학적 제형은 이를 필요로 하는 대상체에게 약학적 제형을 투여하는 것을 포함하며, 여기서 상기 약학적 제형은 적어도 2가지 활성 성분, 예를 들면 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스, 또는 FK506 유도체 또는 유사체를 포함하고, 복용 요법(dosing regimen)은 고정된 용량의 피하 주사를 복수의 날, 예를 들면, 치료되어야 하는 증상 또는 징후를 진단 또는 확인한 후 및 부가적인 애플리케이션(application)의 1일, 2일 또는 3일에 투여하는 단계를 포함한다. 한 구현예에서, 본 개시의 약학적 제형을 위한 복용 요법은 적어도 2가지 활성 성분, 예를 들면 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스 또는 FK506 유도체 또는 유사체를 격일로 피하에 투여하는 단계를 포함한다. 한 구현예에서, 본 개시의 약학적 제형을 위한 복용 요법은 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스, 또는 FK506 유도체 또는 유사체를 격일로 피하에 적어도 6일 동안, 또는 치료되는 상처, 손상 또는 질환이 치유되거나 개선될 때까지 투여하는 단계를 포함한다.
본 명세서는 본 개시의 적어도 하나의 투여형, 예를 들면 단일 용량 피하 주사, 및 적어도 하나의 투여형을 대상체에게 투여하기 위한 설명서를 포함하는 키트가 제공된다. 상기 키트는 또한 본 개시의 적어도 하나의 투여형을 하우징(housing)하는 포장 또는 용기를 포함할 수 있고, 또한 활성 성분을 보관, 투여, 복용 등 및/또는 삽입하기 위한 설명서를 포함할 수 있다. 상기 키트는 또한 투여된 후 활성 성분(또는 그의 대상물질)의 순환 레벨을 모니터링하기 위한 설명서, 및 임의적으로, 예컨대, 시약, 웰 플레이트, 용기, 마커 또는 라벨, 등을 포함하는 이러한 분석법을 수행하기 위한 물질을 포함할 수 있다. 본 개시의 키트에 포함되는 다른 적합한 성분은 원하는 적응증, 복용 요법, 보관 조건 및 투여 경로를 고려하여, 본 기술분야의 기술자에게 쉽게 명확해질 것이다.
일부 구현예에서, 본 개시의 제형은 소정의 조건에서 소정의 시간 동안 둘 때 안정하다. 예를 들면, 본 개시의 약학적 제형은 다양한 소정의 온도 및 상대 습도에서 정의된 또는 소정의 기간 동안, 예를 들면 개방 또는 폐쇄된 용기에 보관될 수 있다. 일부 구현예에서, 본 개시의 제형은 약 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8℃ 및 약 [0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% 또는 100% 상대 습도]에서 적어도 약 0.5, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 48, 50, 51, 52, 53, 55 또는 60시간, 1주, 2주, 3주 또는 4주; 1개월, 2개월, 3개월, 4개월, 5개월, 6개월, 7개월, 8개월, 또는 9개월의 기간 동안 보관시에 안정하다. 한 구현예에서, 본 개시의 제형은 실온에서 적어도 0.5, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5,9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 48, 50, 51, 52, 53, 55 또는 60시간, 1일, 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 7일, 8일, 9일 또는 10일 동안 안정하다. 일부 구현예에서, 본 개시의 제형은 약 -20℃에서 장기간 동안, 예를 들면, 최대 2년 또는 그 이상 안정하다.
활성 성분 및 부형제에 대한 예시적인 양 또는 범위가 주어졌지만, 본 개시의 약학적 제형은 본 명세서에 기술된 것과 같은 원하는 약리학적 및 안정성 특성을 수득하기 위한 목적에 적합한 임의의 양의 성분들을 포함할 수 있다.
본 개시의 약학적 제형은 2 이상의 API, 예를 들면 AMD3100, 또는 유사한 줄기 세포 이동제, 및 타크로리무스(FK506) 또는 FK506 유도체 또는 유사체를 함유하는 고정된 용량의 조합 약물로서 투여하기 위해 제형화될 수 있다. 한 구현예에서, 본 개시의 제형은 연속적인 또는 주기적으로 불연속적인 투여를 위한 고정된, 단일 용량 피하 주사로서 제형화될 수 있다. 연속적인 투여의 경우, 키트는 개별 단위 투여형(예컨대, 별도의 1회-사용 튜브 등)의 본 개시의 약학적 제형, 및 임의적으로 매일 하루 이상, 매일, 매주 또는 매월 소정 길이의 시간 동안 또는 처방된 것과 같이 상기 개별 단위 투여형을 투여하기 위한 설명서를 포함할 수 있다.
피하 주사를 위해 약학적 제형을 수용 및 분배하기에 적합한 포장 또는 용기는 본 기술분야에 알려져 있다. 한 구현예에서, 상기 포장은 각각의 투여 기간에 대한 지시제(indicator)를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 포장은 주사를 위한 표시된 튜브를 포함한다. 본 개시의 키트는 또한 단위 투여형을 하우징하는 임의의 타입의 포장을 위한 수단, 예를 들면 그 내부에 밀봉된 파우치가 보유되는 주사 또는 중공-성형 플라스틱 용기와 같이 상업적 판매를 위해 면밀히 고정되어 수용될 수 있는 패치, 주사 튜브를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 사전충진된 주사기가 본 개시의 제형의 투여를 위해 사용될 수 있다.
대상체에게 제공되는 본 개시의 약학적 제형의 치료적 유효량은 투여 목적, 환자의 상태, 통증 및/또는 가려움의 레벨 등에 따라 변할 것이다. 본 명세서에서 사용될 때, "대상체"는 본 개시의 약학적 제형으로 치료할 필요가 있는 임의의 인간 또는 비-인간 동물을 포함한다. 한 구현예에서, 대상체는 본 개시의 제형으로 치료할 필요가 있는 임의의 인간(가끔 본 명세서에서 "환자"로 나타냄)이다. 본 개시의 약학적 제형에서 활성 성분의 치료적 유효량은 특정 증상 및 대상체의 크기, 연령, 체중, 성별, 질환 투과성(penetration), 이전의 치료 및 반응 패턴을 포함하는 소정의 변수를 고려하여 통상의 내과의사, 수의사 또는 다른 의료 전문가에 의해 결정될 수 있다.
다음의 실시예는 본 개시의 예시적인 구현예를 설명하기 위해 제공된다. 그러나, 본 개시는 실시예에 기술된 특정 조건 및 상세내역에 제한되지 않음이 이해되어야 한다.
실시예
본 개시는 소정 구현예의 측면에서 논의되고 있지만, 본 개시는 이것에 의해 제한되지 않음이 인식되어야 한다. 본 명세서에서 구현예는 실시예로서 설명되며, 채용될 수 있는 많은 변형, 변경 및 다른 구현예가 여전히 본 개시의 범위에 속할 것이다.
실시예 1: 제형 A의 약동학 및 약력학 및 래트 및 돼지에서의 독성.
PK/PD 연구: 피하 주사로 SD 래트(200-300 그램)에 0.744 ㎖/㎏ 제형 A(17.856 ㎎/㎏의 AMD3100, 0.372 ㎎/㎏의 FK506)를 제공하거나, 미니 돼지(9-10 ㎏)에 0.132 ㎖/㎏ 제형 A(3.168 ㎎/㎏의 AMD3100, 0.066 ㎎/㎏의 FK506)를 제공하였다. 상기 용량은 인간(0.01 ㎎/㎏: 0.24 ㎎/㎏의 AMD3100, 0.005 ㎎/㎏의 FK506)에서의 12배와 등가로 제공되었다.
혈장 AMD3100 및 FK506 농도를 결정하기 위한 혈액 샘플을 복용 직전 및 투여 후 1, 2, 3, 6, 12 및 24시간에 수집하였다. 혈장 샘플을 생체분석 방법의 검증에 대한 미국 식품의약품청 지침에 따라 AMD3100 및 FK506에 대해 분석하였다. 모든 샘플을 받은 후 -70℃에서 냉동 및 보관하였다. 샘플을 탠덤(tandem) 질량 분광 검출을 이용해 액체 크로마토그래피에 의해 분석하였다.
결과: 도 1a 및 도 1b는 SD 래트(n=12)에 제형 A를 피하 주사한 후 시간의 함수로서 래트에서 선형(도 1a) 및 세미로그(도 1b) 축척으로 시간에 따른 평균 AMD3100 및 FK506 혈액 혈장 농도를 보여준다. AMD3100 및 FK506는 피하 투여 후 지체 시간(lag time)의 관찰없이 신속하게 흡수되었고, 양쪽 API의 피크 혈장 농도는 래트에서 투여 후 1시간에 일어났으며, 3시간에 높은 레벨을 유지하였다. 약동학 및 약력학은 AMD3100 및 FK506 사이에 유사하였다. AMD3100 및 FK506은 모두 12시간 이내에 제거되었다.
도 2a 및 도 2b는 제형 A를 피하 주사한 후 시간의 함수로서 미니 돼지(n=6)에서 선형(도 2a) 및 세미로그(도 2b) 축척으로 시간에 따른 평균 AMD3100 및 FK506 혈중 농도를 보여준다. 양쪽 API는 투여 후 1-2시간에 피크 레벨에 도달하였고, 3시간에 높은 레벨을 유지하였다. AMD3100 및 FK506 모두 12시간 후에 신속하게 제거되었다.
독성 연구: GLP 연구는 래트 및 미니 돼지에서 제형 A의 독성 효과를 조사하였다. 동물들은 인간에서의 12배와 등가인 용량을 받았고, 2, 4, 6, 8 및 10일에 복용을 반복하였다. 처리된 농도에서 간(AST, ALT, 빌리루빈, 알부민) 또는 신장(크레아티닌 및 BUN) 손상은 발견되지 않았다. AMD3100의 흔한 부작용인 비장 비대는 제형 A로 투여된 래트 및 미니 돼지 모두에서 관찰되지 않았다. 10일 동안 매일 제형 A를 받은 동물에서 다른 장기 시스템은 정상이었다.
실시예 2: 제형 A는 마우스에서 염증성 장 질환(IBD)의 치료를 위해 별도로 주사된 2가지 약물보다 우수한 것으로 보인다.
IL-10 낙아웃(knock out) 마우스는 만성 염증성 장 질환(IBD)이 자발적으로 발생한다. AMD3100 + 저용량 FK506 치료는 IBD의 IL-10-결핍 뮤린(murine) 모델에서 결장 염증을 감소시킬 수 있다(6). 제형 A가 AMD3100 + 저용량 FK506보다 우수한지 여부를 결정하기 위하여, IL-10-결핍 마우스에서 제형 A의 효능을 테스트하였다.
방법 : IBD의 증상을 갖는 5월령의 IL-10-결핍 마우스(수컷 및 암컷)를 본 연구에 사용하였고, IBD의 임상적 진행을 모니터링하였다. 질환 활성 지수(DAI)를 약물 처리 전후에 측정하였다. DAI에 기반하여, 동물을 3가지 처리군으로 나누었다: 1) 식염수 대조군; 2) AMD3100(2.4 ㎎/㎏) + FK506(0.05 ㎎/㎏); 및 3) 제형 A.
DAI는 다음에 의해 계산하였다: 체중 손실 (0점=없음, 1점=1-5% 체중 손실, 2점=5-10% 체중 손실, 3점=10-15% 체중 손실, 4점= 15% 초과의 체중 손실), 대변 일관성(stool consistency)/설사 (0점=정상, 2점=무르지만 여전히 형성된 대변, 3점=매우 부드러운(soft) 대변, 4점=물 설사), 출혈 (0점=출혈 없음, 2점=약간 출혈, 3점=대변에서 미량의 혈액이 보임, 4점=중대한 출혈{ColoScreen 잠혈 테스트(Helena Laboratories, Beaumont, TX)에 의함}). 총 DAI 점수로부터 기인하는 체중 손실, 설사, 및 출혈의 합은 0(영향 없음) 내지 12(중증 대장염)의 범위이다. 도 3은 AMD3100 + 저용량 FK506 또는 제형 A의 투여가 IL-10 낙아웃 마우스에서 질환 활성 지수의 현저한 개선을 야기함을 보여준다(*p<0.01 식염수 대조군 대 A+F 또는 제형 A 군; **p<0.05 A+F 대 제형 A).
제형 A는 주사 전에 식염수로 희석하였고(100×), 10 ㎕/그램의 희석된 제형 A(AMD3100 2.4 ㎎/㎏, FK506 0.05 ㎎/㎏)를 28일 동안 격일로 피하 주사하였다. AMD3100(2.4 ㎎/㎏) 및 FK506(0.05 ㎎/㎏)도 또한 주사 전에 식염수로 희석하였고, 각각의 약물을 별도로 주사하였다. 동일한 양의 식염수를 대조군 동물에 제공하였다.
결과: AMD3100 + FK506 또는 제형 A의 투여는 IL-10 낙아웃 마우스에서 질환 활성 지수의 개선을 야기하였다. DAI는 식염수로 처리된 동물에서는 시간-의존적 방식으로 점진적으로 증가하였지만, AMD3100 + 저용량 FK506를 받은 동물에서는 12일에 현저하게 떨어졌고, 낮은 레벨을 유지하였다(도 3 참조). 놀랍고도 예상치 못하게, 제형 A를 받은 동물은 16일의 처리 후에 가장 낮은 DAI를 나타내었다. DAI는 16, 20 및 28일에 AMD3100 + FK506 군과 비교하여 제형 A로 처리된 동물에서 현저하게 낮았다. 상기 결과는 고정된 용량의 조합 약물 제형 A가 별도로 주사된 2가지 약물보다 IBD의 치료를 위해 더 우수할 수 있음을 제시한다.
IBD 마우스에서 결장 길이가 짧아지는 것은 결장 염증의 평가에서의 생물학적 마커 중 하나이다. 도 4a 및 도 4b는 제형 A 처리가 5월령 IL-10 낙아웃 마우스에서 결장이 짧아지는 것을 차단할 수 있음을 보여준다. 도 4a는 결장의 사진을 보여주고, 도 4b는 결장 길이의 정량적 데이터를 보여준다. 도 4a 및 도 4b는 IL-10 낙아웃 마우스에 IBD가 발생하고, 연령이 일치하는 야생형 마우스와 비교하여 현저하게 짧은 결장을 나타내며, 이것이 제형 A 처리에 의해 예상치 못하게 제거되어 효과적임을 실증한다.
요약: 제형 A(2가지 API인 AMD3100 및 FK506을 함유하는 고정된 요량의 조합 약물)는 IBD의 치료를 위해 별도로 제공된 2가지 약물보다 우수할 수 있다. 2가지 약물에 대한 제형 A의 이점은 본 개시에 기술된 것과 같은 제형 A의 신규한 제형, 약물 흡수 및 약동학 및 약력학과 연관된다.
실시예 3: 제형 A는 돼지에서 전층 피부 적출 후 상처 치유를 가속화하였다.
수술로 적출된 상처 : 도착시 4-6월령이고 체중이 40-50 ㎏인 암컷 요크셔(Yorkshire) 돼지를 실험 절차 전에 대략 1-2주 동안 순화시켰다. 상처를 생성하기 위하여, 돼지를 텔라졸 및 자일라진 조합을 이용해 1.1-2.2 ㎎/㎏ 복용량으로 근육내 주사하여 진정시킨 후, 삽관하고, 1-4%의 세보플루란 또는 이소플루란으로 연속적 흡입을 유지하였다. 돼지의 면도된 등에 4-㎝ 직경으로 원형 적출함으로써 6개의 전층 상처를 생성하였다(도 5a 참조). 각각의 상처 부위를 표시된 시간 간격으로 디지털로 촬영하였고, 상처 면적을 Adobe Photoshop 소프트웨어를 이용해 계산하였다. 시간에 따른 상처 면적의 변화를 개별 상처 영역의 백분율로 표현하였다.
처리: 상처난 돼지를 무작위로 2개의 실험군으로 나누었고, 완전히 치유될 때까지 상처 직후 식염수 또는 제형 A(0.04 ㎖/㎏)를 피하 주사로 주었다. 모든 상처 평가는 이중 맹검으로 하였다.
결과: 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 제형 A로 처리된 돼지에서 가속화된 상처 치유를 보여준다. 도 5a는 0일에 모델에 생성된 6개의 원형 적출 상처를 갖는 돼지 모델을 보여준다. 도 5b는 돼지 모델에서 피부 상처 치유의 육안적 분석을 보여준다. 도 5c는 재상피화 시간을 보여준다(n=3). 상처는 식염수로 처리된 돼지(n=3)에서 수술 후 49일에 완전한 폐쇄에 도달하였다. 제형 A로 처리된 3마리 돼지는, 상처가 35일에 완전한 폐쇄에 도달하였으므로, 식염수 대조군과 비교하여 현저하게 더 빠른 치유를 나타내었다(도 5b 및 도 5c 참조). 요약하면, 제형 A 처리는 전임상 대형 동물 모델에서 상처 치유를 가속화할 수 있다.
실시예 4: 제형 A는 래트에서 급성 척수 손상(SCI) 후의 회복을 개선한다.
요약: 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 제형 A가 급성 척수 손상(SCI) 이후의 기능적 회복을 개선함을 보여준다. 척수 타박상 손상 모델을 골수 이식 루이스(Lewis) 래트(GFP + 루이스에서 야생형 루이스로)에서 생성하였다. SCI 이후 24시간 및 1개월 동안 격일로 식염수(n=7) 또는 제형 A(n=8)를 손상된 동물에 피하 주사로 제공하였다. 도 6a는 1개월에 손상된 척수의 조직학을 보여준다. 도 6b는 식염수 처리된 래트에서 척수의 손상된 영역에서는 큰 공동이 동반된 소수의 골수-유래 GFP 세포를 보여주지만, 제형 A로 처리된 래트에서 척수의 손상된 영역에서는 많은 골수-유래 GFP+ 세포가 보였고, 공동은 확인되지 않았다. 도 6c는 SCI-이후 시간에 대한 BBB 점수를 보여준다.
래트에서의 타박상 척수 손상 모델: 12.5 ㎜ 높이에서 무거운 것을 낙하한 SCI의 타박상 래트 모델을 5 내지 6월령의 루이스 래트에서 수행하였다. SCI에서 골수-유래 줄기 세포의 역할을 결정하기 위하여, 녹색 형광 단백질(GFP) 유전자이식 루이스 래트로부터의 골수를 치사적으로 조사된 야생형 루이스 수용체에 이식하였다. 3개월 후, 골수 이식된 래트를 SCI를 위해 사용하였다. 이소플루란 흡입(2-4%)을 이용해 동물에서 마취를 유도 및 유지하였다. 흉추 T8에 추궁절제술(laminectomy)을 수행하여 척수의 등쪽 표면을 노출하였다. T5 및 T12 척추를 고정하기 위한 기능을 하는 안정화 죔쇠(stabilization clamp)를 이용하여 충격 동안의 컬럼을 지지하였다. 이후, T8에서의 척수를 기계적 충격기 NYU 장치의 수직 샤프트(vertical shaft) 바로 아래에 두고, 팁이 척수에 접촉할 때까지 상기 샤프트(팁 직경, 1 ㎜)를 천천히 낮추었다. 다음으로, 충격기 프로브(probe)를 원하는 충격 낙하 거리(12.5 ㎜)로 철수시켰다. 충격 샤프트에 걸려있는 핀을 방출하고, 중력에 의해 내려와서 척수를 치게 하였다. 이후, 충격기를 철수시키고, 동물을 장치로부터 제거하고, 근육 층 및 피부를 4-0 흡수성 봉합사로 닫았다. 이후, 항생제(Gentamicin)를 래트에 매일 제공하여 비뇨기계 감염을 방지하였다. 진통제를 또한 제공하였다. 7-10일에, 마취 하에 봉합사를 제거하였다.
처리 : 수술로부터 회복되고, 수술 이후 24시간에 뒷다리 마비를 보이는 동물을 무작위로 2개의 군으로 나누고, 28일 동안 격일로 식염수 또는 제형 A(0.1 ㎖/㎏)를 피하 주사로 주었다.
측정: 손상-후 운동 거동을 BBB(Basso, Beattie and Bresnahan) 로코모터(locomotor) 규모 방법을 통해 평가하였다. 상기 BBB를 사용하여 관절 운동, 뒷다리 운동, 스테핑(stepping), 사지 협응(limbs coordination), 몸통 위치, 발의 배치, 및 꼬리의 위치를 평가하였다. 래트에서 SCI 후의 회복은 0 내지 21의 규모였다.
결과: 연구의 종료시, 모든 동물의 척수를 조직학으로 조사하였다. 종단면의 헤마톡실린/에오신 염색은 식염수로 처리된 래트에서 타박상 손상에 의해 초래된 대규모 조직 손상을 보여주었다(도 6a 참조). 병변 중심에서, 모든 경우에 대부분의 조직은 파괴되었다. 공동화가 일어났고, 대부분 남아 있는 조직은 비-뉴런성 흉터, 괴사 조직 및 염증 세포의 침윤을 함유하였다. 이와 대조적으로, 제형 A를 격일로 처리할 때, 손상 영역은 더 작았고, 훨씬 적은 액포화(vacuolation) 및 세포사를 나타내었다. 면역형광 염색은 식염수 처리된 래트에서 소수의 골수-유래 GFP+ 세포가 병변 영역에서 나타났고 큰 공동이 병변 중심에서 형성되었음을 보였다. 제형 A로 처리된 래트에서 많은 골수-유래 GFP 양성 세포가 병변 중심에 존재하였다. 흥미롭게도, 일부 큰 GFP+ 세포는 뉴런에서 발견되는 큰 과립체(granular body)인 니슬 소체(Nissle body)(적색)를 함유하였다(도 6b 참조). 상기 결과는 이동된 골수 줄기 세포가 척수에서 뉴런 세포로 될 수 있음을 제시한다.
수술-후 1일에, 모든 동물은 BBB 로코모터 기능 규모에서 2 미만의 점수였고, 이는 SCI 래트 모델의 신뢰성이 합리적인 정도임을 실증한다. 자연적인 회복으로 인해, 시간은 모든 처리군에서 운동 기능에 현저한 영향을 미쳤으며(도 6c), 시간에 따라 식염수 대조군 및 처리군 사이에 현저한 차이가 발견되었다. 중요하게는, 제형 A로 처리된 래트는 현저하게 더 나은 운동 기능을 가졌다(BBB 점수).
제형 A 처리는 골수 줄기 세포를 손상된 척수 내로 이동 및 모집하였고, 상기 줄기 세포는 손상된 척수 조직을 복구/재생시키고, 로코모터 기능을 개선하였다.
실시예 5: 제형 A 처리는 래트에서 심근 경색 후 심장 기능을 개선한다.
요약 : 도 7a 및 도 7b는 제형 A 처리가 래트에서 심금 경색 후 심장 기능을 개선하고, 섬유증을 완화함을 보여준다. 도 7a는 수술 후 14 및 28일에 좌심실 박출률(LVEF)을 보여준다. 도 7b는 각각의 군에서 5마리 래트로부터의 대표적인 사진을 보여주고, 식염수 처리된 래트의 좌심실 전벽(anterior wall)에서 흉터 형성을 보여주는 마송 트리크롬 염색을 보여준다.
래트에서 심근 경색의 유도: 8 내지 10월령 및 220-250 g 중량 범위의 10마리 수컷 루이스 래트를 선택하여 LAD 결찰에 의해 MI를 유도하였다. 케타민 및 자일라진의 복강내 주사로 동물에서 마취를 유도 및 유지하였다. 마취 후, 동물을 삽관하였고, 16 게이지 정맥 카테터로 환기시켰으며, 온도 제어 패드에서 반듯이 누운 위치로 두었다. 5번째 늑간 공간에서 갈비뼈에 평행하게 절개함으로써 흉부를 개방하였고, 갈비뼈를 펼쳐서 심장을 노출시켰다. 날카로운 겸자로 심막을 개방하여 심장에 접근하였다. 좌전하행 관상동맥(left anterior descending coronary artery, LAD)의 결찰 부위가 기원으로부터 5 ㎜ 떨어진 것으로 결정되면, 귀 면봉을 사용하여 결찰 부위 조금 아래의 동맥을 부드럽게 가압하고, 심장을 고정하고, 또한 동맥이 두드러지고 확인하기 쉽게 하였다. 끝이 가늘어진 비외상 바늘을 이용하여, 6-0 실크 결찰실을 LAD의 아래에 통과시켰고, 3개의 매듭으로 묶었다. 좌심실 전벽의 시각적 블랜칭(blanching) 및 청색증과 좌심방의 종창은 성공적인 결찰의 표시자였다. 폐를 다시 부풀렸고, 흉부 벽을 닫았으며, 자연스러운 호흡이 일어날 때 래트의 삽관을 제거하였다.
처리: 수술로부터 회복한 동물을 무작위로 2개의 군으로 나누었고, 수술 후 6시간 및 28일 동안 격일로 식염수 또는 제형 A(0.1 ㎖/㎏)를 피하 주사로 주었다.
측정: 래트에서 좌전하행 관상동맥의 결찰에 의해 심근 경색을 유도한 날 및 28일 후에 심장초음파를 수행하였다. MI 1개월 후에 동물을 희생시켰고, 심장 조직학을 연구하였다.
결과 : 좌심실 박출률(LVEF)은 MI 이후 심장 기능을 결정하기 위한 주요 테스트 중 하나이며, 50% 내지 70% 범위의 LVEF는 정상인 것으로 간주된다. 수술 후 경과일(POD) 14 및 28일에 수행된 심장초음파는 좌전하행 관상동맥의 결찰에 의한 심근 경색의 유도 이후에 식염수로 처리된 래트에서 약 20%였다. 이와 대조적으로, 제형 A-처리된 래트에서 LVEF의 레벨은 POD14에 현저하게 더 높았고(약 50%), POD 28에 정상 범위에 가까운 더 높은 레벨을 유지하였다(도 7a). 1개월에 식염수로 처리된 MI를 갖는 래트 심장의 조직병리학적 조사는 좌심실 전벽이 정점(apex) 근처에서 창백하고 얇음을 보였다. 마송의 트리크롬 염색은 좌심실 전벽에서의 흉터 형성을 보였다. 흥미롭게도, 좌심실 전벽은 두껍게 남아 있고 균일한 붉은 색을 보였다. 청색으로 염색된 소수의 섬유성 조직이 심장 민무늬근에 보였다(도 7b). 상기 결과는 제형 A를 이용한 내인성 줄기 세포의 이동 및 모집이 심장 허혈 손상의 완화, 복구/재생의 촉진 및 흉터 형성의 방지를 통해 MI 이후의 심장 기능을 개선함을 제시한다.
실시예 6: 제형 A는 마우스에서 각막 알칼리-화상 손상 후의 각막 섬유증을 방지한다.
기질 혼탁(stromal opacity)의 발생을 포함하는 각막 상처 치유 반응은 종종 각막에 대한 손상, 수술 또는 감염 후에 일어나는 흉터화/섬유증을 유발하는 공정이다. 각막의 투명성을 감소시킴으로써, 각막 섬유증은 그 기능을 손상시키거나 완전히 약화시켜서 시각 장애 및 실명을 유도할 수 있다. 골수 줄기 세포의 이동 및 모집은 각막 상피의 복구를 촉진하고 기질 섬유증을 완화할 수 있다.
요약 : 도 8a 및 도 8b는 제형 A 처리가 마우스에서 안구 화상 후 각막의 흉터화를 방지함을 보여준다. C57/B6 마우스의 한쪽 안구를 0.5N NaOH로 20초 동안 화상을 입혔다. 동물을 안구 화상 후 2주 동안 격일로 식염수 또는 제형 A를 피하 주사로 처리하였다. 각막 흉터 형성을 손상 후 42일에 측정하였다. 도 8a는 안구 각막의 사진(n=5)을 보여주고, 도 8b는 0 내지 4 범위의 마우스 각막 선명도 점수를 보여주며, 4가 가장 나쁜 것이다.
방법: C57/B6 마우스의 한쪽 안구의 각막에 각막 알칼리-화상 손상(0.5N NaOH로 20초)을 유도하였다. 주사 전에 제형 A를 식염수로 10배 희석하였다. 손상 일로부터, 화학적 화상-손상된 마우스를 격일마다 식염수 또는 제형 A(1 ㎖/㎏)로 처리하였다. 안구 표면 상태를 1일, 3일, 7일, 14일, 21일, 30일, 37일, 및 42일에 평가하였다. 조직병리학적 평가를 위해 각막을 수득하였다. 골수-유래 줄기 세포가 각막을 재집단화할 수 있는지 여부를 결정하기 위하여, GFP 유전자이식 골수 이식된 루이스 래트를 연구하였다.
결과: 골수-유래 줄기 세포가 각막을 재집단화할 수 있는지 여부를 결정하기 위하여, GFP 유전자이식 골수 이식된 루이스 래트를 연구하였다. GFP 골수 이식 4개월 후, GFP 양성 세포를 각막의 기질 및 상피 층에서 확인하였으며, 이는 각막이 상당한 집단(population)의 골수-유래 세포를 함유하고, 골수 줄기 세포가 손상에 대한 각막의 반응에서 역할을 수행할 수 있음을 시사한다.
상기 발견에 기반하여, 제형 A를 이용한 골수 줄기 세포의 이동 및 모집에 의한 알칼리-화상 손상 이후의 각막 치유의 개선을 테스트하였다. 상기 각막은 알칼리 화상 모델의 제형 A 처리군에서 상승된 재상피화 속도, 더 적은 각막 혼탁 점수 및 각막 혈관신생의 부재를 보였다(도 8a 참조). HE 염색 및 면역염색은 실험 각막에서 덜 활성화된 근섬유아세포, 더 적은 안구내 염증 및 혈관신생을 보였다.
요약하면, 본 연구는 제형 A가 각막 알칼리-화상 손상 후 치유를 가속화하고 섬유증을 방지함을 실증할 수 있다. 제형 A는 환자에서 각막 섬유증을 위한 효과적인 치료법일 수 있다.
실시예 7: 제형 A를 이용한 NMP의 상승 효과
본 연구는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)이 돼지 모델에서 상처 치유를 위한 AMD3100 및 타크로리무스 조합(AF 조합) 치료의 효능을 증가시킬 수 있는지 여부를 테스트하였다. 임상적으로 췌장 β 세포 암종의 치료에서 화학치료제로 사용되는 스트렙토마이세스 아크로모게네스(Streptomyces achromogenes) 유래의 글루코사민-니트로소우레아 화합물인 스트렙토조토신(STZ)에 의해 제1형 당뇨병 돼지를 유도하였다. STZ 췌장 β 세포를 손상시켜서, 저인슐린혈증(hypoinsulinemia) 및 고혈당증(hyperglycemia)을 야기한다. 이어서 20주 동안 돼지를 콜레스테롤-풍부 식이(2.0% 콜레스테롤, 20% 라드(lard), Envigo를 통해 상업적으로 이용가능함)로 먹여서 임상적 상황(말초 동맥 질환을 갖는 궤양 환자)을 모방하는 죽상경화증(atherosclerosis)을 유도하였다.
20주 후, 돼지의 면도된 등에 4 ㎝ 직경으로 원형 적출함으로써 6개의 전층 상처를 생성하였다. 상처난 돼지를 다음과 같이 무작위로 4개의 실험군으로 나누고, 상처 직후 및 치유가 완료될 때까지 격일로 식염수 또는 약물을 피하 주사로 주었다: 1) 식염수로 처리된 대조군; 2) AMD3100(0.5 ㎎/㎏) + 저용량 FK506(0.01 ㎎/㎏)로 처리된 AF 콤보군(combo group); 3) NMP(8 ㎎/㎏) 및 4) AF 콤보 + NMP(8 ㎎/㎏).
도 9a 및 도 9b는 돼지에서 전층 적출한 후 NMP가 상처 치유에서 AF 조합의 효능을 증가시킴을 실증한다. 도 9a는 돼지에서 피부 상처 치유의 육안적 분석을 보여준다. 각각의 상처 부위를 표시된 시간 간격으로 디지털로 촬영하였고, 상처 면적을 PhotoShop 소프트웨어를 이용해 계산하였다. 군 당 3마리 돼지, 돼지 당 6개 상처로부터의 24개 상처의 대표적인 사진이 도 9a에 나타나 있다. 도 9b는 상처 치유 시간을 보여준다. 상처는 식염수 대조군에서 수술 후 59일에 완전한 폐쇄에 도달하였다. AF 조합으로 처리된 3마리 동물은, 상처가 48일에 완전한 폐쇄에 도달하였으므로, 식염수 대조군과 비교하여 더 빠른 치유를 나타내었다. 치유 시간은 AF 콤보 + NMP로 처리된 3마리 돼지의 군에서 43일로 또는 27%까지 감소되었다(도 9b). 치유 시간은 식염수 대조군(p=0.033) 또는 NMP로 처리된 군(p=0.040)과 통계적으로 상이하였다. 디지털 이미지는 AF + NMP 치료법을 이용한 치료가 14일만큼 빨리 피부 결함의 크기를 감소시키는 현저한 효과를 가짐을 보였다. 상기 결과는 NMP 및 AF 콤보가 돼지에서 상승적으로 가속화된 상처 치유를 나타냄을 제시한다.
본 연구는 NMP가 미토겐(mitogen)-활성화 단백질 키나아제(kinase) 신호전달 경로의 저해를 통해 상처의 염증을 억제하고, 뼈 형성 단백질(BMP) 발현을 향상시킴으로써 상처 치유에서 AF 콤보 치료법의 효능을 촉진할 수 있음을 실증한다. NMP는 미토겐-활성화 단백질 키나아제 신호전달 경로의 저해를 통해 염증을 억제하고, BMP 발현을 향상시킴으로써 항-염증 기능을 나타내고, 발목 골절 치유 및 뼈 조직 재생을 촉진할 수 있다.
실시예 8: 급성 호흡 곤란 증후군을 위한 면역조절 및 재생 치료법으로서의 제형 A
급성 호흡 곤란 증후군(ARDS)은 폐에서 광범위한 염증의 신속한 개시에 의해 특정되는 타입의 호흡 부전이다. ARDS는 위태롭게 아프거나 현저한 손상을 갖는 인간에서 일어날 수 있다. 이것은 종종 치명적이며, 위험성은 연령 및 질병의 증세에 따라 증가한다. 원인은 패혈증, 췌장염, 외상, 폐렴, 및 사레를 포함할 수 있다. ARDS는 COVID-19를 갖는 환자에서 바이러스 폐염증에 이어 2번째로 높은 사망률의 주된 원인 중 하나이다. ARDS를 갖는 COVID-19 환자에서 사망률은 약 39%(95% CI: 23-56%)이다. ARDS를 갖는 환자에 대해 입증된 구체적인 약리학적 치료는 없다. 덱사메타손이 ARDS를 갖는 COVID-19 환자에서 사용되었지만, 입증되지는 않았으며, 감염성 합병증의 증가된 위험성과 연관된다.
제형 A는 스트렙토코커스 뉴모니애 유도성 급성 호흡 곤란 증후군(ARDS)의 마우스 모델에서 사망률을 감소시키고 생존을 개선한다.
도 10a 및 도 10b는 제형 A가 스트렙토코커스 뉴모니애 유도성 ARDS의 마우스 모델에서 예상치 못하게 사망률을 감소시키고 생존을 개선함을 실증한다. 도 10a는 실험 프로토콜을 보여주고, 도 10b는 동물의 생존을 보여준다. 제형 A가 ARDS를 완화할 수 있는지 여부를 테스트하기 위하여, C57/B6 마우스를 4.5×106 CFU 스트렙토코커스 뉴모니애의 기관내 점적주입(instillation)을 통해 ARDS를 유도하는 표준 모델에서 스트렙토코커스 뉴모니애로 감염시켰다. 감염된 동물을 무작위로 2개의 군으로 나누었고, 감염 후 24시간 및 14일 또는 28일까지 격일로 위약 또는 제형 A(0.1 ㎖/㎏) 처리를 주었다(도 10a). 동물은 처리 전에 체중 감소(∼10%), 및 호흡 곤란을 나타내었으며, 이는 모든 동물이 성공적으로 감염되었음을 시사하였다. 위약(식염수) 대조군에서 39마리 중 11마리 마우스(28.2%)는 감염 후 2주 이내에 죽었으며, 이는 상기 확립된 모델에서의 알려진 사망률과 일치한다(6). 상기 사망률은 제형 A로 처리된 마우스에서 7%로(43마리 중 3마리), 또는 75%까지 감소하였다(도 10b).
제형 A는 폐에서 엽성(lobar) 폐렴구균 폐렴을 완화하고 염증을 감소시켰다.
도 11a 및 도 11b는 스트렙토코커스 뉴모니애의 기관내 점적주입 5일 후 제형 A가 엽성 폐렴구균 폐렴을 완화하고 염증을 감소시킴을 실증한다. 도 11a는 위약 대조군을 보여준다. 도 11a의 위쪽 패널은 생존한 동물에서 폐의 CT 스캔을 보여주고, 가운데 패널은 폐의 육안적 사진을 보여주고, 아래쪽 패널은 폐의 H&E 염색을 보여준다. 도 11b는 제형 A 처리군을 보여준다. 도 11b의 위쪽 패널은 생존한 동물에서 폐의 CT 스캔을 보여주고, 가운데 패널은 폐의 육안적 사진을 보여주고, 아래쪽 패널은 폐의 H&E 염색을 보여준다.
감염 후 5일에, 위약 대조군에서 모든 살아있는 마우스(7마리 중 6마리)의 폐의 CT 스캔은 전체 엽(lobe)의 대부분에서 초점성 조밀한 혼탁화를 보이고 큰 기도에는 상대적으로 적으며, 및/또는 엽성 또는 세그먼트성 패턴으로 가루-유리 혼탁을 보였는데(도 11a, 위쪽 패널), 이는 엽성 폐렴구균 폐렴을 제시한다. 이와 대조적으로, 제형 A로 처리된 7마리 중 2마리 마우스에만 전체 엽의 대부분 또는 일부에 초점성 조밀한 혼탁화를 보였다(도 11b, 위쪽 패널). 위약 대조군에서 동일한 동물로부터의 폐의 육안적 사진에서: 5마리 동물은 양쪽 폐에서 확산/미만 염증을 보였고, 1마리 동물은 양쪽 폐에서 제한된 패치 병변을 보였고, 중증 폐 손상을 갖는 1마리 동물은 4일에 죽었다(도 11a, 가운데 패널). 그러나, 제형 A 처리군에서, 3마리 동물의 폐는 거의 완전히 회복되었고, 2마리 동물의 폐는 엽에서 제한된 패치의 병변을 보였고, 2마리 동물만 양쪽 폐에서 미만성 염증을 보였다(도 11b, 가운데 패널). H&E 염색은 위약 대조군에서 엽 또는 폐의 전체 또는 대부분에서 급성 염증을 실증하였다(도 11a, 가운데 패널). 제형 A 처리군에서, 2마리 마우스는 엽의 대부분 또는 세그먼트에서 급성 염증을 보였고, 5마리 다른 마우스는 작은 세기관지 및 인접한 폐포만을 수반하는 급성 염증을 보였다(도 11b, 아래쪽 패널).
스트렙토코커스 뉴모니애로 감염된 마우스에서 제형 A에 의한 사이토카인 폭풍의 완화
도 12a 내지 도 12f는 제형 A가 마우스에서 스트렙토코커스 뉴모니애 감염에 의해 유도된 사이토카인 폭풍을 완화함을 보여준다. 말초 혈액 혈청을 감염 5일 후에 수집하였고, ELISA에 의해 사이토카인 레벨을 측정하였다.
스트렙토코커스 뉴모니애 감염이 '사이토카인 폭풍'을 초래하였는지 여부를 결정하기 위하여, 혈청에서 몇 가지 중요한 사이토카인을 감염 5일 후에 ELISA를 이용해 마우스에서 측정하였다. 대조군에서, TNF-α, IL-6 및 IL-1베타의 혈청 레벨은 24시간에 증가하였고, IL-2, IL-4 및 IFN-γ를 포함하는 다른 사이토카인과 함께 감염 5일 후에 피크 레벨에 도달하였으며(도 12a 내지 도 12f), 이는 사이토카인 폭풍이 폐 감염과 연관이 있음을 제시한다. 제형 A 처리는 TNF-α, IL-2 및 IL-4의 혈청 레벨을 현저하게 감소시켰다(도 12a, 도 12b 및 도 12c). 감염 5일 후 대조군과 제형 A 군 사이에 IL-6의 혈청 레벨에 있어서 통계적인 차이는 관찰되지 않았지만, 위약 대조군에서 7마리 동물 중 5마리는 더 높은 레벨의 IL-6를 나타내었고, 처리된 동물 8마리 중 6마리는 24시간의 경우와 비교하여 더 낮은 레벨의 IL-6을 보였다(도 12d, 원형).
제형 A는 혈청 LDH 레벨을 감소시키고, 간 손상을 완화하였다.
도 13a 내지 도 13c는 제형 A가 혈청 LDH를 감소시키고, 간 손상을 완화함을 보여준다. 감염된 마우스를 1일 또는 5일에 희생시켰다. 혈액 화학 테스트를 수행하였다. 도 13a는 혈청 락테이트 탈수소효소(LDH)에 대한 결과를 보여주고, 도 13b는 아스파르테이트 아미노전이효소(AST)에 대한 결과를 보여주고, 도 13c는 알라닌 아미노전이효소(ALT)에 대한 결과를 보여준다.
락테이트 탈수소효소(LDH)는 신체의 거의 모든 세포에서 발견되는 에너지 생산에 관여하는 효소이며, 가장 높은 레벨은 폐, 심장, 간, 근육, 신장의 세포 및 혈액 세포에서 발견된다. 상기 조직이 손상될 때, 이들은 LDH를 혈류 내로 방출한다. LDH는 조직 손상을 검출하기 위해 가장 흔히 사용된다. 부가적인 42마리 마우스를 감염 5일 후에 혈청 LDH 레벨을 위해 연구하였다. 주목하게는, 제형 A 군의 모든 동물(n=21)은 생존하였지만, 위약 대조군에서 1마리 마우스는 3일에 죽었고, 1마리 마우스는 5일에 죽었다. LDH의 혈액 혈청 레벨은 감염 5일 후에 식염수로 처리된 동물에서 약 1200 U/L로 증가하였다(도 13a). LDH의 혈액 레벨은 제형 A 처리 후 640 U/L로 낮아졌다. 게다가, 간 효소인 AST 및 ALT는 또한 감염된 테스트 마우스에서 증가하였지만, AST 및 ALT의 혈청 레벨은 감염 5일 후에 위약 대조군과 비교하여 제형 A 처리군에서 현저하게 낮았다(도 13b 및 도 13c).
LDH의 증가된 혈장 레벨은 COVID-19 감염된 환자에서 나쁜 결과와 연관되었다. 공개된 연구는 COVID-19를 갖는 환자에서 상승된 LDH 레벨이 중증 질환의 발생 가능성에서 6배 증가 및 사망률의 가능성에서 16배 증가와 연관되어 있음을 보고하였다. 상승된 LDH는 또한 경증 COVID-19 환자에서 악화에 대한 독립적 위험 인자일 수 있다. 본 연구는 제형 A 처리가 손상된 폐에서 줄기 세포의 수를 증가시킬 뿐만 아니라 조직 손상을 감소시킴을 실증한다.
제형 A 처리에 의한 손상된 폐에서의 CD133+ 줄기 세포 및 Ym1/2+CD68+ M2 대식세포의 모집 .
도 14a 및 도 14b는 제형 A가 스트렙토코커스 뉴모니애 감염 5일 후에 손상된 폐에서 CD133+ 줄기 세포를 증가시킴을 실증한다. 감염된 마우스로부터 단리된 폐 세포의 사이토스핀 슬라이드를 CD133 항체(녹색)로 염색하였다. 4',6-디아미디노-2-페닐인돌(DAPI) 염색(청색)을 사용하여 핵의 수를 결정하였다. CD133+ 줄기 세포는 식염수로 처리된 마우스로부터 회수된 폐 세포에서 확인되었다. CD133+ 줄기 세포는 제형 A로 처리된 마우스로부터 단리된 폐 세포에서 현저하게 증가되었다. 이미지는 6 또는 7 마우스/군을 대표한다.
제형 A 처리가 손상된 폐에서 CD133+(전구세포) 줄기 세포를 증가시키는지 여부를 결정하기 위하여, 동물을 5일에 희생시켰고, 혈액 및 폐 조직 샘플을 수집하였다. 폐 세포를 콜라게나아제 소화를 이용해 단리하였다. 단리된 폐 세포의 사이토스핀 슬라이드를 CD133 항체로 염색하였다. 소수의 CD133+ 줄기 세포가 손상이 없는 정상 폐에서 확인되었다. 단리된 폐 세포의 사이토스핀 슬라이드의 면역형광 염색은 식염수로 처리된 감염된 마우스로부터 회수된 폐 세포에서 증가되었음을 보였는데, 이는 폐 손상 후에 줄기 세포를 모집하기 위한 자연적이지만 불충분한 공정임을 시사한다(도 14a 및 도 14b). 예상치 못하게, CD133+ 세포는 제형 A 처리를 받은 동물에서 감염 5일 후에 단리된 폐 세포가 현저하게 더 많았다. 상기 CD133+ 세포 중 일부는 증식을 시사할 수 있는 이중 핵을 나타내었다.
계통 추적은 제형 A에 의한 기관지 기도 상피 치유의 개선에 있어서 CD133 줄기 세포의 핵심적인 역할을 실증한다.
도 15는 CD133+ 줄기 세포가 제형 A로 처리된 스트렙토코커스 뉴모니애 감염된 CD133+/C-L 마우스에서 기관지 상피를 생성함을 보여준다. 손상된 폐 조직은 세기관지에서 뚜렷한 GFP 발현을 보였다. 일부 기관지 상피 세포는 GFP-양성 CD133 자손세포 세포에 의해 재집단화되었다(오른쪽 패널).
손상된 폐의 치유에 있어서 CD133 줄기 세포의 핵심적인 역할을 확인하기 위하여 계통 추적 연구를 수행하였다. Rosa26GFP 리포터 대립유전자(CD133+/C-L X mTmG offspring)를 함유하는 성체 CD133 양성-Cre-nuclear(n)LacZ(CD133+/C-L) 마우스를 4.5×106 CFU 스트렙토코커스 뉴모니애의 기관내 점적주입을 통해 스트렙토코커스 뉴모니애로 감염시켰다. 감염된 동물을 무작위로 2개의 군으로 나누었고, 감염 후 24시간 및 28일까지 격일로 위약 또는 제형 A(0.1 ㎖/㎏) 처리를 주었다. 희생 5일 전에 타목시펜으로 CreERT2 활성을 유도하였다(도 10a). 상기 마우스 모델에서, CD133 자손세포는 GFP 양성이었다.
GFP-양성 세포는 감염되지 않거나 대조군 처리된 마우스의 폐에서 관찰되지 않았다(도 15). 그러나, 제형 A 군의 마우스에서, GFP-양성 세포는 일부 세기관지, 특히 기관지 상피에서 발견되었다(도 15). 상기 결과는 약리학적으로 이동된 CD133 줄기 세포 및 그 자손세포가 기관지 상피 재생에 대한 주된 기여자임을 제시한다. 기도 상피 세포는 COVID-19 환자에서 감염된 가장 이른 세포 타입 중 하나이며, 면역-매개성 상피 손상은 COVID19 증세와 연관된다(9). 손상된 기관지 상피 세포를 약리학적으로 이동된 CD133 줄기 세포로 복구 및/또는 교체하면 회복을 개선하고 만성 폐 기능장애를 방지할 수 있다.
마우스에서의 제형 A 처리는 스트렙토코커스 뉴모니애의 기관내 투여에 의해 유도된 급성 폐 손상 및 ARDS 이후에 사망률을 75%까지 현저하게 감소시키고(7% 대 28.2%) 및 개선된 생존을 개선하였다(93% 대 71.8%). 함께, 상기 데이터는 제형 A 처리가 ARDS를 갖는 스트렙토코커스 뉴모니애 감염된 마우스에서 장기 조직의 손상을 감소시키고 생존을 개선함을 실증하였다. 약리학적으로 이동된 줄기 세포 및 활성화된 M2 표현형 대식세포는 염증성 면역 반응 및 사이토카인 폭풍을 완화할 뿐만 아니라, 폐 복구/재생을 촉진할 수 있다.
실시예 9: 관절염에 대한 면역조절 및 재생 치료법으로서의 제형 A
관절염은 하나 이상 관절의 종창 및 압통이며, 대개 관절의 염증 또는 퇴화(breakdown)를 수반한다. 관절염은 미국에서 장애의 가장 흔한 원인이며, 약 5천만명의 성인 및 300,000명의 어린이가 어떤 형태의 관절염을 앓고 있다.
도 16은 제형 A 처리가 콜라겐-유도 관절염 래트에서 관절염의 임상 증상을 완화함을 실증한다. MRG-001이 관절의 염증을 완화할 수 있는지 여부를 테스트하기 위하여, 래트에서 콜라겐-유도 관절염 모델을 개발하였다. 콜라겐-유도 관절염(CIA)은 다수의 유전적 및 환경적 인자에 의해 조절되는 자가면역-매개성 관절염의 복잡한 모델이다. CIA는 자연형 타입 Ⅱ 콜라겐을 이용한 면역화에 의해 래트에서 유도되며, 류마티스 관절염의 경우와 유사한 관절 병리학이 발생한다.
12-15주령의 암컷 DA 래트를 라텍스-부재 1 ㎖ 주사기 및 27-게이지 바늘을 이용하여 꼬리 아래 부분의 3군데 위치에 진피내 주사(0일)를 통해 타입 Ⅱ 콜라겐/프로인드(Freund) 불완전 어주번트(adjuvant)로 면역시켰고, 리포폴리사카라이드(LPS, 3 ㎎/㎏)를 12일에 복강내 주사를 통해 제공하여 면역 반응을 부스트(boost)하였다. 동물은 그 다음 5일에 걸쳐서 관절염이 발생하였다. 관절염을 갖는 래트를 20일에 무작위로 2개의 실험군으로 나누었고, 20일 동안 격일로 식염수 또는 제형 A 피하 주사를 주었다.
면역화는 뒷발의 침식성 관절염을 유도하였다. CIA의 육안적 증거는 먼저 첫번째 주사 후 17-20일까지 뒷발에 관절주위의 홍반 및 부종으로 나타났고, 24일까지 100% 발병하였다. 뒷발은 식염수로 처리된 레트에서 36일까지 홍반 및 부종을 유지하였다. 이와 대조적으로, 관절염의 개시시에 시작하여(20일) 제형 A로 처리하면 24-36일에 임상 증상을 완화하고, 뒷발 활동을 개선하였다. 따라서, 본 연구는 제형 A가 환자에서 관절염을 치료 또는 완화하기 위해 사용될 수 있음을 실증한다.
본 개시는 소정의 구현예의 측면에서 논의되었지만, 본 개시는 이렇게 제한되는 것이 아님이 인식되어야 한다. 본 명세서에서 구현예는 예로서 설명되며, 여전히 본 개시의 범위 내에 속하게 되는 채용될 수 있는 많은 변형, 변동 및 다른 구현예가 있다.

Claims (14)

  1. AMD3100 또는 유사한 줄기 세포 이동제;
    타크로리무스 또는 FK506 유도체 또는 유사체; 및
    하나 이상의 부형제;를 포함하는 약학적 제형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 AMD3100 또는 유사한 줄기 세포 이동제는 약 16 내지 약 48 ㎎/㎖의 농도인 약학적 제형.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 타크로리무스 또는 FK506 유도체 또는 유사체는 약 0.3 내지 약 1.6 ㎎/㎖의 농도인 약학적 제형.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 부형제는 1-N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 글리세린, 탈수 에탄올, 염화나트륨, 주사용수, 염산, 및 수산화나트륨 중 하나 이상을 포함하는 약학적 제형.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 NMP는 약 200 내지 약 450 ㎎/㎖의 농도인 약학적 제형.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 글리세린은 약 150 내지 약 350 ㎎/㎖의 농도인 약학적 제형.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 탈수 에탄올은 약 20 내지 약 70 ㎎/㎖의 농도인 약학적 제형.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 염화나트륨은 약 1 내지 약 3 ㎎/㎖의 농도인 약학적 제형.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제형은 실온에서 적어도 10일 동안, 또는 2 내지 8℃ 이하 또는 약 -20℃에서 적어도 9개월 동안 안정한 약학적 제형.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제형은 단일 용량 피하 주사용으로 적합한 약학적 제형.
  11. 이를 필요로 하는 대상체 또는 환자에게 청구항 1의 약학적 제형을 투여하는 단계를 포함하는 하나 이상의 장애, 질환 또는 손상을 치료하기 위한 방법.
  12. 청구항 1의 약학적 제형의 제조 방법.
  13. 청구항 1의 약학적 제형의 적어도 하나의 투여형 및 상기 적어도 하나의 투여형을 이를 필요로 하는 대상체 또는 환자에게 투여하기 위한 설명서를 포함하는 키트.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 하나 이상의 장애, 질환, 또는 손상은 심근 경색, 각막 손상, 급성 호흡 곤란 증후군 또는 관절염을 포함하는 방법.
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