KR20240065721A - 신규한 세포 투과성 펩타이드 및 이의 용도 - Google Patents

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이동환
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크로마흐 주식회사
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Abstract

본 발명은 신규한 세포 투과성 펩타이드 및 이의 용도에 관한 것이다.
일 양상에 따르면, 상기 신규 펩타이드는 세포 투과성 또는 피부 투과성을 가지므로, 펩타이드 자체 및 펩타이드-유효성분 복합체가 세포 내 또는 피부 내로 용이하게 전달할 수 있다.

Description

신규한 세포 투과성 펩타이드 및 이의 용도{A novel cell penetrating peptide and use thereof}
본 발명은 세포 투과성 펩타이드 및 이의 용도에 관한 것이다.
약물 전달에 있어서, 치료 분자의 세포 내 전달(intracellular delivery)은 매우 중요하다. 세포질, 핵, 리보솜, 및 미토콘드리아와 같은 세포 내 소기관내에서 약물이 치료 효과를 발휘하기 위해서는 이들이 세포막을 통과하여야 한다. 그러나, 단백질이나 핵산과 같은 거대한 친수성 치료 시약은 세포 내에 들어갈 수가 없다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 대안 중에 하나는, 단백질 전달 기술을 이용하는 것이다. 단백질 전달 기술이란 단백질 수송 도메인 (Protein Transduction Domain; PTD) 또는 세포 투과성 펩타이드 (Cell penetrating Peptide; CPP)라 불리는 대개 5∼30개의 아미노산으로 구성된 펩타이드를 단백질이나 유전자 등의 고분자와 융합하여 포유류 세포, 조직, 혈액 등 생체 안으로 손쉽게 전달할 수 있는 새로운 개념의 전달 시스템를 의미한다. 비록 구체적인 메커니즘은 아직 정확히 밝혀지지 않았지만, 단백질 전달기술은 치료용 단백질을 인비트로와 인 비보로 세포 또는 조직 내로 전달하는데 많이 사용되어 왔으며 매우 다양한 단백질 수송 도메인이 알려져 있다.
이러한 CPP로는 대표적으로 HIV-1 TAT 전좌 도메인(Green; M. and Loewenstein, P.M. (1988) Cell 55, 1179-1188), 안테나페디아(Antennapedia) 단백질의 호메오도메인(Joliot; A. et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 1864-1868) 등을 들 수 있고, 이들 이외에도 다양한 종류가 알려져 있을 뿐만 아니라, 지속적인 연구를 통하여 개발되고 있다.
이에, 본 발명자는 생물학적 활성물질을 세포 내로 효과적으로 전달할 수 있는 세포 투과성 펩타이드를 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 기존에 알려진 세포 투과성 펩타이드보다 뛰어난 세포 침투성을 갖는 펩타이드를 개발하여 본 발명을 완성하였다.
일 양상은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는, 세포 투과성 펩타이드를 제공한다.
다른 양상은 상기 세포 투과성 펩타이드를 암호화하는 염기 서열을 포함하는, 폴리뉴클레오티드를 제공한다.
또 다른 양상은 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터를 제공한다.
또 다른 양상은 상기 세포 투과성 펩타이드; 및 목적하는 약물을 포함하는, 약물 전달용 조성물을 제공한다.
일 양상은 서열번호 1의 아미노산 서열(CRRWRRWNRFNRRRC)을 포함하는 세포 투과성 펩타이드를 제공하는 것이다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 "세포 투과성"이란, 펩타이드가 세포막을 투과하여 세포 내부로 침투할 수 있는 능력 또는 성질을 의미한다.
상기 펩타이드는 세포 투과성 또는 피 부투과성을 나타내는 것일 수 있다.
상기 펩타이드는 세포투과능 또는 피부투과능을 가지고 이에 의해 저분자 물질과 같은 다양한 활성물질을 수송 또는 전달할 수 있다.
일 양상에 따르면, 상기 신규 펩타이드는 세포 투과성 또는 피부 투과성을 가지므로, 펩타이드 자체 및 펩타이드-유효성분 복합체가 세포 내 또는 피부 내로 용이하게 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 CIP4 세포 투과성 펩타이드의 세포 침투 효율을 형광 현미경 분석 결과로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 CIP4 세포 투과성 펩타이드의 세포 침투 효율을 정량화하여 그래프로 나타낸 도면이다.
이하 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 명세에서의 용어 "세포 투과성"은, 펩타이드가 세포막을 투과하여 세포 내부로 침투할 수 있는 능력 또는 성질을 의미한다.
본 명세서에서의 용어 "피부 투과성"은 피부와의 접촉을 통해 생활성 물질을 체내, 궁극적으로 세포 내로 침투시킬 수 있는 능력 또는 성질을 의미하며, 구체적으로는　피부의 표피층의 최 외곽층인 각질층 및/또는 표피층을 통과하여, 표피층이나 진피층에 침투 또는 전달하거나, 진피층도 통과하여 체내로 침투 또는 전달할 수 있는 능력을 가지는 물질을 의미한다.
본 명세서에서의 용어 "펩타이드"는 펩타이드 결합에 의해 아미노산 잔기들이 서로 결합되어 형성된 선형의 분자를 의미할 수 있다. 상기 펩타이드는 당업계에 공지된 화학적 합성 방법, 특히 고상 합성 기술(solid-phase synthesis techniques; Merrifield, J. Amer. Chem. Soc. 85:2149-54(1963); Stewart, et al., Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd. ed., Pierce Chem. Co.: Rockford, 111(1984)) 또는 액상 합성 기술 (US 등록특허 제5,516,891호)에 따라 제조될 수 있으며, 상기 펩타이드를 코딩하는 유전자를 PCR(polymerase chain reaction)에 의해 증폭하거나 공지된 방법으로 합성한 후 발현벡터에 클로닝하여 발현시켜서 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 세포 투과성 펩타이드는 상기 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 것일 수 있다. 또한, 상기 세포 투과성 펩타이드는 서열번호 1의 아미노산 서열을 두 번 이상 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 펩타이드는 서열번호 1의 아미노산 서열을 두번, 세번, 다섯 번, 일곱 번 또는 열번 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 세포 투과성 펩타이드는, 종래 공지된 세포-투과 펩타이드 또는 피부-투과 펩타이드로부터 유래된 서열의 일부 또는 그 전부를 추가로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 종래 공지된 세포-투과 펩타이드는 세포-투과 활성을 나타내는 것이라면 제한되지 않으며, 구체적으로는, dNP2, Penetratin, Tat, Transpotan, MAP, KALA, P1, MPG, Pep-1, Arg(7,9,11), hCT, pVEC, SPEH, YARA, WLR, VP22, MTS, FHV coat, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 펩타이드는 인간 유래 펩타이드, 비인간 유래 펩타이드, 또는 바이러스성 펩타이드를 사용하여 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 펩타이드는 화학적 안정성, 강화된 약리 특성(반감기, 흡수성, 역가, 효능 등), 변경된 특이성(예를 들어, 광범위한 생물학적 활성 스펙트럼), 감소된 항원성을 획득하기 위하여, 펩타이드의 N- 또는 C-말단에 보호기가 결합되어 있을 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 펩타이드의 N-말단은 아세틸기(acetyl group), 플루오레닐메톡시카르보닐기(fluoreonylmethoxycarbonyl group), 포르밀기(formyl group), 팔미토일기(palmitoyl group), 미리스틸기(myristyl group), 스테아릴기(stearyl group), 부톡시카르보닐기(butoxycarbonyl group), 아릴옥시카르보닐기(allyloxycarbonyl group) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol; PEG)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 보호기와 결합될 수 있고; 및/또는 상기 펩타이드의 C-말단은 아미노기(amino group, -NH2), 삼차 알킬기(tertiary alkyl group) 및 아자이드(azide, -NHNH2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 보호기와 결합될 수 있다. 또한, 상기 펩타이드는 선택적으로, 표적화 서열, 태그 (tag), 표지된 잔기, 반감기 또는 펩타이드 안정성을 증가시키기 위한 특정 목적으로 제조된 아미노산 서열도 추가적으로 포함할 수 있다.
본 명세서에서의 용어, "안정성"은 생체 내 단백질 절단효소의 공격으로부터 상기 펩타이드를 보호하는 인 비보 안정성뿐만 아니라, 저장 안정성 (예컨대, 상온 저장 안정성)도 의미할 수 있다.
본 발명의 펩타이드는 상기 펩타이드와 동일하거나 상응하는 생물학적 활성을 가지는 한, 기재된 서열번호의 아미노산 서열 또는 상기 서열과 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 또는 99% 이상의 상동성을 나타내는 아미노산 서열을 포함할 수 있다.
본 명세서에서의 용어 "상동성" 이란, 단백질을 코딩하는 염기 서열이나 아미노산 서열의 유사한 정도를 의미하는데, 상동성이 충분히 높은 경우 해당 유전자의 발현 산물은 동일하거나 유사한 활성을 가질 수 있다. 또한, 상동성은 주어진 아미노산 서열 또는 염기 서열과 일치하는 정도에 따라 백분율로 표시될 수 있다. 본 명세서에서, 주어진 아미노산 서열 또는 뉴클레오티드 서열과 동일하거나 유사한 활성을 가지는 그의 상동성 서열이 "% 상동성"으로 표시된다. 예를 들면, 점수(score), 동일성(identity) 및 유사도(similarity) 등의 매개 변수(parameter)들을 계산하는 표준 소프트웨어, 구체적으로 BLAST 2.0을 이용하거나, 정의된 엄격한 조건(stringent condition)하에서 썼던 혼성화 실험에 의해 서열을 비교함으로써 확인할 수 있으며, 정의되는 적절한 혼성화 조건은 해당 기술 범위 내이고, 당업자에게 잘 알려진 방법(예컨대, J. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory press, Cold Spring Harbor,New York, 1989; F.M. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., New York)으로 결정될 수 있다.
다른 양상은 상기 세포 투과성 펩타이드를 암호화하는 염기 서열을 포함하는, 폴리뉴클레오티드를 제공한다. 상기에서 설명한 내용과 동일한 부분은 상기 폴리뉴클레오티드에도 공히 적용된다.
본 명세서에서의 용어 "폴리뉴클레오티드"란, 뉴클레오티드가 결합한 고분자 물질로서, 유전 정보를 코딩하고 있는 DNA 또는 RNA를 의미한다.
본 발명에서 상기 펩타이드를 코딩하는 염기 서열은 서열번호 1로 기재한 아미노산을 암호화하는 염기 서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 또는 99% 이상의 상동성을 나타내는 염기 서열로서 실질적으로 상기 펩타이드와 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 펩타이드를 암호화하는 염기 서열이라면 제한 없이 포함한다. 또한 상기 서열과 상동성을 가지는 서열로서 실질적으로 기재된 서열번호의 펩타이드와 동일하거나 상응하는 생물학적 활성을 가지는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 가지는 경우도 역시 본 발명의 범주에 포함됨은 자명하다.
또한, 상기 펩타이드들을 암호화하는 폴리뉴클레오티드는 코돈의 축퇴성(degeneracy)으로 인하여 상기 펩타이드를 발현시키고자 하는 생물에서 선호되는 코돈을 고려하여, 코딩영역으로부터 발현되는 단백질의 아미노산 서열을 변화시키지 않는 범위 내에서 코딩영역에 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 폴리뉴클레오티드는 각 펩타이드들을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열이면 제한 없이 포함될 수 있다. 또한, 공지의 서열로부터 조제될 수 있는 프로브, 예를 들면, 상기 폴리뉴클레오티드 서열의 전체 또는 일부에 대한 상보 서열과 엄격한 조건 하에 하이브리드화하여, 상기 펩타이드의 활성을 가지는 단백질을 암호화하는 서열이라면 제한 없이 포함될 수 있다.
상기 "엄격한 조건"이란 폴리뉴클레오티드 간의 특이적 혼성화를 가능하게 하는 조건을 의미한다. 이러한 조건은 문헌 (예컨대, J. Sambrook et al., 상동)에 구체적으로 기재되어 있다. 예를 들어, 상동성이 높은 유전자끼리, 40% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 97% 이상, 특히 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 갖는 유전자끼리 하이브리드화하고, 그보다 상동성이 낮은 유전자끼리 하이브리드화하지 않는 조건, 또는 통상의 써던 하이브리드화의 세척 조건인 60℃, 1XSSC, 0.1% SDS, 구체적으로는 60℃, 0.1XSSC, 0.1% SDS, 보다 구체적으로는 68℃, 0.1XSSC, 0.1% SDS에 상당하는 염 농도 및 온도에서, 1회, 구체적으로는 2회 내지 3회 세정하는 조건을 열거할 수 있다.
혼성화는 비록 혼성화의 엄격도에 따라 염기 간의 미스매치 (mismatch)가 가능할지라도, 두 개의 폴리뉴클레오티드가 상보적 서열을 가질 것을 요구한다. 용어, "상보적"은 서로 혼성화가 가능한 뉴클레오티드 염기 간의 관계를 기술하는데 사용된다. 예를 들면, DNA에 관하여, 아데노신은 티민에 상보적이며 시토신은 구아닌에 상보적이다. 따라서, 본 출원은 또한 실질적으로 유사한 폴리뉴클레오티드 서열뿐만 아니라 전체 서열에 상보적인 단리된 폴리뉴클레오티드 단편을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상동성을 가지는 폴리뉴클레오티드는 55℃의 Tm 값에서 혼성화 단계를 포함하는 혼성화 조건을 사용하고 상술한 조건을 사용하여 탐지할 수 있다. 또한, 상기 Tm 값은 섭씨 60℃, 63 ℃ 또는 65℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 그 목적에 따라 당업자에 의해 적절히 조절될 수 있다. 폴리뉴클레오티드를 혼성화하는 적절한 엄격도는 폴리뉴클레오티드의 길이 및 상보성 정도에 의존하고 변수는 해당기술분야에 잘 알려져 있다(Sambrook et al., supra, 9.50-9.51, 11.7-11.8 참조).
또 다른 양상은 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현 벡터를 제공한다. 폴리뉴클레오티드를 제공한다. 상기에서 설명한 내용과 동일한 부분은 상기 발현 벡터에도 공히 적용된다.
본 명세서에서의 용어 "발현벡터"란, 적당한 숙주세포에 도입되어 목적 단백질을 발현할 수 있는 재조합 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 말한다. 상기 용어 "작동가능하게 연결된(operably linked)"이란, 일반적 기능을 수행하도록 핵산 발현 조절 서열과 목적하는 단백질을 코딩하는 핵산 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 의미한다. 재조합 벡터와의 작동적 연결은 당해 기술분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당해 기술 분야에서 일반적으로 알려진 효소 등을 사용하여 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 적합한 발현벡터는 프로모터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열을 포함할 수 있다. 개시 코돈 및 종결 코돈은 일반적으로 면역원성 표적 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열의 일부로 간주되며, 유전자 작제물이 투여되었을 때 개체에서 반드시 작용을 나타내야 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다. 일반 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있고, 원핵 세포의 경우에는 lac, tac, T3 및 T7 프로모터, 진핵세포의 경우에는 원숭이 바이러스 40(SV40), 마우스 유방 종양 바이러스(MMTV) 프로모터, 사람 면역 결핍 바이러스(HIV), 예를 들어 HIV의 긴 말단 반복부(LTR) 프로모터, 몰로니 바이러스, 시토메갈로바이러스(CMV), 엡스타인 바 바이러스(EBV), 로우스 사코마 바이러스(RSV) 프로모터뿐만 아니라, 베타-액틴 프로모터, 사람 헤로글로빈, 사람 근육 크레아틴, 사람 메탈로티오네인 유래의 프로모터 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 발현벡터는 벡터를 함유하는 숙주 세포를 선택하기 위한 선택성 마커를 포함할 수 있다. 선택마커는 벡터로 형질전환된 세포를 선별하기 위한 것으로, 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 단백질의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들이 사용될 수 있다. 선택제(selective agent)가 처리된 환경에서는 선별 마커를 발현하는 세포만 생존하므로 형질전환된 세포가 선별 가능하다. 또한, 벡터가 복제가능한 발현벡터인 경우, 복제가 개시되는 특정 핵산 서열인 복제원점(replication origin)을 포함할 수 있다.
외래 유전자를 삽입하기 위한 재조합 발현 벡터로는 플라스미드, 바이러스, 코즈미드 등 다양한 형태의 벡터를 사용할 수 있다. 재조합 벡터의 종류는 원핵세포 및 진핵세포의 각종 숙주세포에서 원하는 유전자를 발현하고 원하는 단백질을 생산하는 기능을 하는 한 특별히 제한되지 않지만, 구체적으로 강력한 활성을 나타내는 프로모터와 강한 발현력을 보유하면서 자연 상태와 유사한 형태의 외래 단백질을 대량으로 생산할 수 있는 벡터가 이용될 수 있다.
본 발명의 펩타이드를 발현시키기 위하여, 다양한 숙주와 벡터의 조합이 이용될 수 있다. 진핵숙주에 적합한 발현 벡터로는 이에 제한되지 않지만, SV40, 소 유두종바이러스, 아네노바이러스, 아데노-연관 바이러스(adenoassociated virus), 시토메갈로바이러스 및 레트로바이러스로부터 유래된 발현 조절 서열 등이 포함될 수 있다. 세균 숙주에 사용할 수 있는 발현 벡터로는 이에 제한되지 않지만, pET, pRSET, pBluescript, pGEX2T, pUC 벡터, col E1, pCR1, pBR322, pMB9 또는 이들의 유도체 등을 포함하는 대장균(Escherichia coli)에서 얻어지는 세균성 플라스미드, RP4와 같이 보다 넓은 숙주 범위를 갖는 플라스미드,
Figure pat00001
gt10,
Figure pat00002
gt11 또는 NM989 등의 파지 람다(phage lambda) 유도체로 예시될 수 있는 파지 DNA, 및 M13과 필라멘트성 단일가닥의 DNA 파지와 같은 기타 다른 DNA 파지 등이 포함될 수 있다. 효모 세포에는 2℃ 플라스미드 또는 그의 유도체 등이 사용될 수 있으며, 곤충 세포에는 pVL941 등이 사용될 수 있다.
또 다른 양상은 상기 세포 투과성 펩타이드 및 목적하는 약물을 포함하는, 약물 전달용 조성물을 제공한다. 상기에서 설명한 내용과 동일한 부분은 상기 조성물에도 공히 적용된다.
상기 조성물은 피부내, 경피내 또는 세포내 약물전달용 조성물일 수 있다.
상기 조성물은 세포투과성 증진용 조성물 또는 피부투과성 증진용 조성물일 수 있으며, 상기 조성물은 상기 약물의 세포 투과성 또는 피부 투과성을 증진시키거나, 상기 약물을 세포내 또는 피부내로 전달하기 위한 것일 수 있다.
상기 조성물에 포함되는 약물은 세포내 또는 피부내로 전달되어 세포내 또는 피부내 활성을 조절하는 약리학적 활성을 나타낼 수 있는 유효성분 또는 생리활성물질인 한 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 화합물, 단백질, 핵산 등이 될 수 있고, 다른 예로서, 전하를 띤 고분자 화합물, 형광화합물 등의 화합물; 효소, 리간드, 항체 등의 단백질; siRNA, 플라스미드, 유전자 등의 핵산, 유전물질, 지방, 탄수화물, 염료, 광과민제, 항암제, 항생제, 화학적 화합물, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 하나 이상 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 약물은 상기 펩타이드와 링커를 통해 결합된 것일 수 있고, 또는 직접적으로 연결된 것일 수 있다. 상기 링커는 상기 결합체의 활성을 향상시키는 효과를 나타내게 하는 한 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 화합물을 약물로 사용할 경우, 상기 약물의 결합을 촉진할 수 있는 화합물; 또는 단백질 또는 핵산을 약물로 사용할 경우, 상기 약물의 결합을 촉진시킬 수 있는 펩타이드 등이 될 수 있다.
상기 링커는 세포내 또는 피부내에서 효소 작용 등의 다양한 생물학적, 화학적 작용에 의해 절단 또는 분해되는 것일 수 있으며, 상기 링커의 절단 또는 분해에 따라 상기 펩타이드와 상기 약물은 목적하는 세포내 또는 피부내에서 서로 분리되는 것일 수 있다.
상기 약물은 상기 펩타이드의 N-말단 또는 C-말단에 연결된 것일 수 있으며, 상기 약물의 약리활성을 저해하지 않으면서, 세포 투과성 또는 피부 투과성을 향상시킬 수 있는 한 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 약물은 상기 펩타이드와 상호 결합되어 결합체 또는 복합체를 형성하거나, 또는 상호 결합되지 않고 서로 혼합하여 비공유적인 결합체를 형성하는 것일 수 있으며, 상기 약물의 약리활성을 저해하지 않으면서, 세포 투과성 또는 피부 투과성을 향상시킬 수 있는 한 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 약물은 본래 세포내 또는 피부내로 도입될 수 없거나, 본래 유용한 속도로 세포내 또는 피부내로 도입될 수 없는 물질일 수 있다.
상기 조성물은 상기 펩타이드와 상기 약물이 화학적 결합, 또는 물리적 결합, 예를 들어, 공유 결합 또는 비공유 결합되어 생체 내(in vivo) 또는 생체 외(in vitro) 처리를 통해 세포 내로 빠르고 안전하게 투과되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 펩타이드와 상기 약물이 결합된 상기 조성물은 기존 세포 내 흡수 방법인 엔도사이토시스 (endocytosis) 과정 없이 직접 세포 내로 도입되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 조성물은, 상기 약물을 세포 내, 특히, 피부 내 또는 경피 내로 용이하게 전달할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
실시예 1: 세포 배양 방법
본 발명의 실험을 수행하기 위해, HEK293T 세포주를 배양하였다. 구체적으로, 세포 배양액은 DMEM 배지에 10% 우태아혈청 (fetal bovine serum; FBS)과 항생물질용액 (100 units/ml 페니실린, 100μg/ml 스트렙토마이신)을 첨가하여 제조하였다. HEK23T 세포주는 상기 배양액을 사용하여 37 ℃, 95% 습도, 5% CO2가 유지되는 조건에서 배양하였고, 세포가 배양접시에 70-80% 유착되었을 때 트립신-EDTA를 처리하여 계대 배양하였다.
실시예 2: 신규한 세포 투과성 펩타이드 발굴 및 플라스미드 제작
신규한 세포 투과성 펩타이드를 개발하기 위해, 다양한 후보 펩타이드 서열 중 세포 투과 효율이 우수한 펩타이드를 발굴하였다. 상기 신규한 세포 투과성 펩타이드를 CIP4로 명명하였으며, 하기와 같은 아미노산 서열로 구성된다.
- CIP4 펩타이드: CRRWRRWNRFNRRRC (서열번호 1)
다음으로, 본 발명의 실험을 수행하기 위해, CIP4 펩타이드와 목적 물질의 대표예로서 사용될 GFP가 결합된 펩타이드를 제작하고자 다음과 같이 플라스미드를 제작하였다. 구체적으로, pBT7-N-His-GFP 벡터에서 히스티딘과 GFP 서열 사이에 CIP4을 암호화하는 서열을 삽입하여 pBT7-N-His-CIP4-GFP 플라스미드를 제작하였다. 또한, 양성 대조군으로서 히스티딘과 GFP 서열 사이에 TAT를 암호화하는 서열을 삽입하여 pBT7-N-His-TAT-GFP를 제작하였다. 상기 제작된 플라스미드는 대장균에 형질 도입한 후, 각 GFP 융합 단백질을 분리 정제하였다.
실시예 3: CIP4 펩타이드의 세포 침투 능력 확인
본 발명의 세포 투과성 펩타이드인 CIP4의 세포 침투 효율을 확인하기 위해, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
구체적으로, HEK293T 세포를 24-웰 플레이트에 배양하고 GFP, TAT-GFP, CIP4-GFP 펩타이드를 각각 5 uM 농도로 24시간 처리하였다. 그 뒤 배양 배지를 제거하고 새로운 배양 배지로 교체한 후, 형광 현미경으로 세포에 침투한 GFP가 있는지 관찰하였다.
그 결과, CIP4가 연결된 GFP의 세포 침투 능력이 기존에 알려진 세포 투과성 펩타이드인 TAT가 연결된 GFP에 비해 더 우수한 것을 형광 현미경을 통해 확인하였다 (도 1). 또한, 상기 형광 현미경 관찰 결과의 형광 수치를 정량화하여 그래프화한 결과, CIP4의 세포 침투 능력이 TAT에 비해 약 35% 뛰어남을 확인하였다 (도 2).
따라서, 상기 결과를 토대로, 본 발명에서 개발한 신규한 세포 투과성 펩타이드인 CIP4 펩타이드가 기존의 세포 투과성 펩타이드보다 현저히 우수하다는 것을 알 수 있다.
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.

Claims (7)

  1. 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는, 세포 투과성 펩타이드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 펩타이드는 세포 투과성 또는 피부 투과성을 나타내는 것인, 세포 투과성 펩타이드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 펩타이드는 서열번호 1의 아미노산 서열을 두 번 이상 포함하는 것인, 세포 투과성 펩타이드.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 펩타이드를 암호화하는 염기 서열을 포함하는, 폴리뉴클레오티드.
  5. 청구항 4의 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 발현 벡터.
  6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 펩타이드; 및
    목적하는 약물을 포함하는, 약물 전달용 조성물.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 약물은 상기 펩타이드와 링커를 통해 결합된 것인, 약물 전달용 조성물.
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