WO2017003044A1 - 암세포 및 종양관련 대식세포를 동시에 표적하는 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물 - Google Patents

암세포 및 종양관련 대식세포를 동시에 표적하는 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물 Download PDF

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이병헌
구나세카란 풍카비타이
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경북대학교 산학협력단
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Definitions

  • composition for inhibiting cancer and cancer metastasis comprising as an active ingredient a fusion temptide that simultaneously targets cancer cells and tumor-associated macrophages
  • the present invention relates to a pharmaceutical composition for inhibiting cancer and cancer metastasis, comprising a fusion peptide that simultaneously targets cancer cells and tumor-associated macrophages as an active ingredient.
  • the present invention relates to a method for treating cancer or inhibiting cancer metastasis of a fusion peptide to which a target peptide and apoptosis-inducing peptide are bound, and to the use of a pharmaceutical preparation for inhibiting cancer and cancer metastasis.
  • the present invention relates to a pharmaceutical composition exhibiting an excellent anticancer effect and cancer metastasis suppression effect by simultaneously targeting a cancer cell overexpressing a solution and tumor associated macrophage JAM.
  • TAM tumor-associated macrophage
  • TAMs are classified as M2-type macrophages, and unlike general inflammatory macrophages, Ml-type macrophages produce cytokines such as IL-10, TGF and CCL18, which promote cancer growth.
  • cytokines such as IL-10, TGF and CCL18
  • receptors such as PDL1 and B7-1 / 2 present on the surface of M2 type TAM have been reported to inhibit the antitumor activity of T cells and NK cells. Therefore, tumor growth, differentiation and metastasis are actively performed in the microenvironment in which a large amount of M2 type TAM is present.
  • Interleukin-4 is a cytokine with various immunoregulatory functions secreted by T-helper2 (Th2) lymphocytes, eosinophils, mast cells, and the like.
  • IL-4 receptors are present on the cell surface of T lymphocytes, B lymphocytes, and CD34 bone marrow cells in normal cells (Ne is, Annu Rev Immunol, 1999; 17: 701—738).
  • the IL-4 receptor is composed of two types, the complex of IL-4 receptor ⁇ chain and IL-2 receptor YC chain, and the second type of complex of IL-4 receptor ⁇ chain and IL-13 receptor al chain. There are branches.
  • IL-4 phosphorylates and activates STAT6 signaling protein through intracellular janus kinase, and activated STAT6 migrates to the nucleus in the form of a dimer to regulate the expression of several genes related to IL-4. Increase inflammation.
  • Janus kinase activates AKT / PKB to increase cell survival (Nelms et al., Annu Rev Immunol, 1999; 17: 701-738).
  • IL-4 induces na ⁇ ve T-helper (naive Th) differentiation into Th2 lymphocytes and induces the production of cytokines such as IL-4, IL-5, IL-9, IL-13 do. It also induces the secretion of IgE (immunoglobin E) by B lymphocytes.
  • IgE immunoglobin E
  • IL-4 is also synthesized in tumor cells and cancer stem cells, and has recently been reported to confer cancer cell resistance to cell death through IL-4 receptors on the surface of cancer cells (Todaro, CellDeath Differ, 2008; 15; 762-772; Todaro, Cell Stem Cell, 2007, 1: 389-402).
  • IL-4 receptors are much more expressed in normal cells than in non-small cell lung cancer, brain tumors, breast cancer, bladder cancer, pancreatic cancer, kidney cancer, prostate cancer, kidney cancer, and kaposi's sarcoma. Given the anticancer resistance of cancer cells by IL-4 receptors and the high level of expression in cancer cells, IL-4 receptors are promising targets for cancer targets.
  • M2 TAM plays an important role in tumor growth, differentiation and metastasis, both targets are treated more than targeting tumors or M2 TAMs alone in chemotherapy. The development of targeted therapeutics is needed.
  • IL-4 is expressed in both cancer cells and tumor-associated macrophages
  • Peptides that specifically bind to receptors and pro-apoptot ic peptides combine to effectively inhibit cancer cells as well as tumor-associated macrophages, resulting in superior anticancer and cancer metastasis effects
  • the present invention was completed.
  • a pharmaceutical composition for inhibiting cancer and cancer metastasis comprising as an active ingredient a fusion peptide to which a 4 (IL-4) receptor specifically targets and a proliferation peptide (pro-apoptotic peptide) will be.
  • a 4 (IL-4) receptor specifically targets and a proliferation peptide (pro-apoptotic peptide)
  • Another object of the present invention is to provide an interleukin having the amino acid sequence of SEQ ID NO.
  • 4CIL-4) is administered in an effective amount to a subject in need of a fusion peptide combined with a peptide specifically targeting the receptor and apoptotic peptide, thereby treating cancer or inhibiting cancer metastasis.
  • Another object of the present invention is a peptide and apoptosis specifically targeting the interleukin-4 (IL-4) receptor having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 for use in the manufacture of a medicament for inhibiting cancer and cancer metastasis It is to provide a fusion peptide to which an induction peptide (pro-apoptotic peptide) is bound.
  • IL-4 interleukin-4
  • the present invention provides a peptide and apoptosis-inducing peptide (pro-apoptot ic pept ide) that specifically target the interleukin-4 (IL-4) receptor having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
  • a pharmaceutical composition for inhibiting cancer and cancer metastasis comprising the combined fusion tempide as an active ingredient.
  • the present invention provides a peptide that specifically targets an interleukin-4GL-4 receptor having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and a cell death-inducing peptide (pro-apoptot ic pept ide). ) Provides a method of treating cancer or inhibiting cancer metastasis by administering to a subject in need thereof an effective amount of the fusion peptide All.
  • the present invention specifically provides an interleukin-4 (IL-4) receptor having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 for use in the manufacture of a medicament for inhibiting cancer and cancer metastasis.
  • IL-4 interleukin-4
  • a fusion peptide to which a target peptide and apoptosis peptide are combined.
  • the present invention provides a fusion peptide in which the peptide specifically targeting the interleukin-4 1L-4) receptor having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and the pro-apoptot ic peptide are combined. It provides a pharmaceutical composition for inhibiting cancer and cancer metastasis comprising.
  • IL4RPep-1 is a peptide that specifically binds to the IL-4 receptor (IL4R).
  • IL4RPep-1 of the present invention specifically binds to the IL-4 receptor.
  • IL4RP ⁇ -1 of the present invention has the same tendency to express IL-4 receptor in the cells. Confirms that IL4RPep-1 binds specifically to the IL-4 receptor (Example 1).
  • IL4RPep-1 of the present invention shows a much stronger binding aff ini ty to M2 type macrophages than Ml type macrophages, IL4RPep_l to the IL-4 receptor It can be seen that the specific binding can be used as a target-oriented drug carrier for M2-type macrophages (Example 1).
  • the peptide specifically targeting the interleukin-4 receptor of the present invention may be a functional animal with respect to the peptide to which the amino acid chain is linked, preferably SEQ ID NO: Functional equivalents to peptides having the amino acid sequence of No. 1.
  • the functional equivalent means at least 60%, preferably 70%, more preferably 80%, most preferably 90% or more of the amino acid sequence of SEQ ID NO. 1 as a result of the addition, substitution or deletion of amino acids.
  • As having a homology it refers to a peptide that exhibits substantially homogeneous activity with a peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of the present invention.
  • Substantially homogeneous activity here means binding capacity to the IL-4 receptor.
  • Such functional equivalents include, for example, amino acid sequence variants in which a portion of the amino acid sequence of the peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted, deleted or added.
  • Substitutions of amino acids are preferably conservative substitutions. Examples of conservative substitutions of naturally occurring amino acids include aliphatic amino acid groups (Gly, Ala, Pro), hydrophobic amino acid groups (l ie, Leu, Val), aromatic amino acid groups (Phe, Tyr, Trp) and acidic amino acid groups. (Asp, Glu), basic amino acid groups (Hi s, Lys, Arg, Gin, Asn) and sulfur-containing amino acid groups may be the substitution of the same amino acid acid inside each amino acid group.
  • Deletion of an amino acid preferably means a deletion of an amino acid located at a portion not directly involved in the activity of a peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.
  • the addition of amino acid means that the amino acid is added in a range that does not affect the activity of the peptide including the hi st idine tag for the restriction enzyme site or peptide purification required in the genetic engineering process.
  • the apoptosis inducing peptide refers to a peptide that induces apoptosis (apoptosi s). Almost all cells contain mechanisms involved in mediating apoptosis (apoptosis). Accordingly, the present invention relates to targeted delivery of specific apoptosis-inducing peptides, which are the mediators of mediating the effect into the target cells and killing cells through apoptosis mechanisms.
  • An advantage of the present invention over methods known in the art is that apoptosis-inducing peptides are delivered as proteins and not as nucleic acid molecules to be translated to produce the desired polydeptide.
  • human sequences can be used in the fusion peptides of the present invention to overcome any undesired immune response by foreign polypeptides and to target-direct the apoptosis-inducing peptides of the present invention to cancer cells. Therefore, there is an advantage that can reduce the unwanted side effects.
  • Non-limiting of the apoptosis inducing peptide (pro-apoptot ic pept ide) in the present invention KLAKLAKKLAKLAK, KGGGQVGRQLAI IGDDINR (Bak BH3 Peptide), LQHRAEVQ I ARKLQC I ADQFHRLHTCBmf BH3 Peptide) and YGRELRRMSDEFVDS (Bad BH3 Peptide) may be selected from the specification, but are not limited thereto. You will be familiar with apoptosis inducing peptides, including those not specifically shown in.
  • the apoptosis-inducing peptide in the present invention may be a peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (KLAKLAKKLAKLAK).
  • the apoptosis-inducing peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 may be composed of L-type or D-type amino acids in consideration of stability in the body.
  • the present invention provides a fusion peptide in which the peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and the apoptosis-inducing peptide are bound, and the peptides of the present invention can be prepared by a method known to those skilled in the art. .
  • Such peptides can often be produced in prokaryotic or eukaryotic cells by expressing the polynucleotides encoding the peptide sequences of the invention as part of a larger polypeptide.
  • Such peptides can be synthesized by chemical methods.
  • the fusion peptide may be a fusion peptide in which a peptide having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and an apoptosis-inducing peptide are linked through a linker.
  • the linker may be present between the c-terminus of the peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and the N-terminus of the apoptosis-inducing peptide.
  • the linker (l inker) is inserted in the process of preparing a polynucleotide encoding the fusion polypeptide of the present invention, and the size or type of the sequence is not particularly limited.
  • the linker can increase the activity of the fusion peptide by minimizing the potential interference of both peptides.
  • the linker preferably has from 1 to 100 amino acids, but is not limited to any peptide that can link and separate two peptides.
  • There is no particular limitation on the amino acid sequence constituting the linker preferably a peptide linker consisting of one or more amino acids selected from the group consisting of alanine, glycine and combinations thereof. That is, it may be a linker composed of alanine, a linker composed of glycine or a linker composed of alanine and glycine.
  • the amino acid as described above has no functional group so that non-specific binding does not occur, and there may be no problem in folding.
  • the linker of the present invention does not interfere with the activity of the peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 that binds to the IL-4 receptor and the activity of each of the peptides inducing apoptos is, and the proper orientation It can consist of up to a number of amino acids that can give flexibility to maintain.
  • the linker used a linker in which three glycine were continuously combined.
  • a peptide, a linker, and an apoptosis-inducing peptide having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 that binds to an IL-4 receptor were sequentially manufactured to evaluate the activity thereof.
  • the fusion peptide is SEQ ID NO:
  • the pharmaceutical composition according to the present invention may contain the fusion laptide alone or may be formulated in a suitable form with a pharmaceutically acceptable carrier, and may further contain an excipient or diluent.
  • a pharmaceutically acceptable carrier may further contain an excipient or diluent.
  • 'pharmaceutically acceptable refers to a non-toxic composition that is physiologically acceptable and does not cause allergic reactions or similar reactions such as gastrointestinal disorders, dizziness, and the like, when administered to humans.
  • Pharmaceutically acceptable carriers include, for example, oral or parenteral administration.
  • Carriers for oral administration include lactose, starch and cellulose oil. Conductors, magnesium stearate, stearic acid, and the like. In addition, it may include various drug delivery materials used for oral administration to the peptide formulation.
  • carriers for parenteral administration may include water, suitable oils, saline, aqueous glucose, glycols, and the like, and may further include stabilizers and preservatives. Suitable stabilizers include antioxidants such as sodium hydrogen sulfite, sodium sulfite or ascorbic acid. Suitable preservatives include benzalkonium chloride, methyl- or propyl-paraben and chlorobutanol.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may further include a lubricant, a wetting agent, a sweetener, a flavoring agent, an emulsifier, a suspension agent, and the like in addition to the above components.
  • a lubricant e.g., talc, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, kaolin, aminol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, sorbitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol, mannitol
  • Parenteral administration methods include, but are not limited to, intravenous, intramuscular, intraarterial, intramedullary, intradural cardiac, transdermal, subcutaneous, intraperitoneal, intranasal, intestinal, topical, sublingual or rectal administration.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may be formulated into a preparation for oral or parenteral administration according to the route of administration as described above.
  • compositions of the present invention are formulated using powders, granules, pills, sugar tablets, capsulants, liquids, gels, syrups, sulfates, suspensions, etc. using methods known in the art.
  • oral formulations can be obtained by tablets or dragees by combining the active ingredient with a solid brother, milling it, adding suitable auxiliaries and processing it into a granular mixture.
  • suitable excipients include sugars and corn starch, wheat starch, rice starch and potato starch, including lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, manni, xylitol, erythritol and maltitol.
  • Fillers such as starch, cellulose, methyl salose, sodium carboxymethylcellose, hydroxypropyl methyl-cellulose, and the like, may be included such as celluloses, gelatin, pulley vinylpyrrolidone, and the like.
  • crosslinked polyvinylpyrrolidone, agar, alginic acid or sodium alginate and the like may optionally be added as a disintegrant.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may further include an anticoagulant system, a lubricant, a humectant, a perfume, an emulsifier, and a preservative.
  • parenteral administration it may be formulated in the form of injections, creams, lotions, external ointments, oils, moisturizers, gels, aerosols and nasal inhalants in the art. These formulations are statements that are commonly known prescriptions for all pharmaceutical chemistries.
  • the total effective amount of the composition of the present invention may be administered to a patient in a single dose, and may be administered in a split ionated treatment protocol that is administered for a long time in a multiple dose. May be administered.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may vary the content of the active ingredient depending on the extent of the disease.
  • the preferred total dose of the pharmaceutical composition of the present invention may be from about 0.01 mg to 10,000 mg, most preferably 0.01 mg to 500 mg per kg of patient body weight per day.
  • the dosage of the pharmaceutical composition is effective for the patient in consideration of various factors such as the age, weight, health condition, sex, severity of the disease, diet and excretion rate, as well as the formulation method, route of administration and frequency of treatment.
  • the pharmaceutical composition according to the present invention is not particularly limited to the formulation, route of administration and method of administration as long as the effect of the present invention is exhibited.
  • composition comprising the fusion peptide of the present invention as an active ingredient shows excellent anticancer effect and cancer metastasis suppression effect.
  • a peptide (IL4RPep_l) having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and an apoptosis-inducing peptide (KLA) -conjugated fusion peptide (IL4RPep— 1-KLA peptide) are mouse 4 ⁇ tumor cells.
  • KLA apoptosis-inducing peptide
  • the fusion peptide of the present invention exhibits excellent anti-cancer and anti-cancer metastasis effects by targeting the IL-4 receptor overexpressed on the surface of cancer cells and the surface of tumor associated macrophages and thus killing cells. This is because the peptide can be delivered.
  • the fusion peptides of the present invention play a very important role in tumor growth, differentiation and metastasis. (Target associate macrophage) can also target and kill the effect (Example 5) It can be shown not only excellent anti-cancer effect but also cancer metastasis inhibitory effect.
  • a pharmaceutical composition that simultaneously targets tumor cells and tumor-associated macrophages and exhibits excellent anti-cancer effects and cancer metastasis inhibitory effects may be a novel target therapy that has not been reported before.
  • the peptide (IL4RPep-1) having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, which serves as a target carrier of the drug in the fusion peptide of the present invention IL in both in vitro and in vivo Very specific for the -4 receptor, high binding af f ini ty was confirmed (Examples 1 and 2).
  • the present invention provides a pharmaceutical composition, wherein the cancer is a cancer in which the IL-4 receptor is over-expressed.
  • the cancers in which the IL-4 receptor is overexpressed include lung cancer, brain tumor, breast cancer, liver cancer, skin cancer, esophageal cancer, testicular cancer, kidney cancer, colon cancer, rectal cancer, stomach cancer, kidney cancer, bladder cancer, ovarian cancer, It may be selected from the group consisting of bile duct cancer, gallbladder cancer, uterine cancer, cervical cancer, prostate cancer, head and neck cancer, pancreatic cancer and squamous cell carcinoma, but is not limited thereto.
  • the present invention also provides a pharmaceutical composition, wherein the composition is administered in combination with an anticancer drug.
  • the anticancer drugs include doxorubicin, paclitaxel, vincristine, Daunorubicin, vinblast ine, actinomycin-
  • paclitaxel widely used as an anticancer agent
  • the anticancer effect was remarkably excellent. It was found that the -l-KLA fusion peptide can be selected as a combination drug that can be administered with an existing anticancer drug to maximize the therapeutic effect (Example 5).
  • Combined administration means that two or more agents can be found in the bloodstream of a patient at the same time regardless of when or how they are actually administered.
  • the combination administration may be performed by administering the fusion peptide of the present invention and an anticancer drug together or sequentially, irrespective of the order.
  • the combination administration may be carried out by administering a combination agent of a pharmaceutically effective amount of the fusion peptide of the present invention and a pharmaceutically effective amount of an anticancer drug.
  • the combination administration may be performed simultaneously or sequentially with a first step of administering a pharmaceutically effective amount of the fusion peptide of the present invention and a second step of administering a pharmaceutically effective amount of an anticancer drug.
  • the order may be interchanged.
  • the fusion peptide and the anticancer drug may be administered via the same route, such as oral administration, intravenous administration, or through different routes, such as one oral administration and the other.
  • the present invention requires a fusion peptide to which a peptide specifically targeting an interleukin-4 (IL-4) receptor having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and apoptosis inducing peptide (pro—apoptotic peptide) are bound.
  • An effective amount is administered to an individual to treat cancer Or to inhibit cancer metastasis.
  • the present invention provides peptides and apoptosis-inducing peptides that specifically target the interleukin-4 (IL-4) receptor having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 for use in the manufacture of a medicament for inhibiting cancer and cancer metastasis.
  • IL-4 interleukin-4
  • Apoptot ic pept ide provides a fusion peptide.
  • the term 'effective amount' of the present invention refers to an amount that exhibits a therapeutic and prophylactic effect of cancer or a cancer metastasis suppression effect
  • the term 'individual' means an animal, preferably a mammal, especially a human. It may be an animal including, cells, tissues, organs and the like derived from the animal. The subject may be a patient in need of treatment.
  • the pharmaceutical composition comprising the fusion temptide of the present invention as an active ingredient has the effect of simultaneously targeting and killing tumor cells and tumor associated macrophages, thereby having an excellent anticancer effect and Cancer metastasis inhibitory effect, and in combination with the existing anticancer drugs reduce the side effects of the existing anticancer effect while showing anticancer and cancer metastasis inhibitory effect.
  • FIG. 1 shows immunoassay of tumor cells (4 ⁇ , A549, MDA MB231) and Raw 264.7 macrophages (Ml, M2) by anti-IL4R a, anti-IL13R a, anti_IL2 Y C The degree of expression was observed and the degree of binding of IL4RPep-1 to each cell was observed by immunofluorescence staining.
  • FIG. 2A shows the differentiation of mouse spleen-derived macrophages into Ml and M2 types, respectively, and the degree of expression of IL-4 receptor and IL4RPep-1 binding to each cell were examined by immunofluorescence staining. The result is.
  • FIG. 2B shows the results of calculating binding aff ini ty of IL4RPep-1 to Ml-type macrophages and M2-type macrophages using Graph Pad Pri sm 6 software.
  • ⁇ 99> 3 shows wild-type Balb / c mice transplanted with 4T1 tumor cells (Balb / c WT mice) and IL-
  • mice 1 hour and 2 hours after intravenous administration of control peptide (NSSSVDK) or IL4RPep-1 peptide labeled with Fl amma 675 to Balb / c mice lacking 4 receptors (Balb / c I 14R QK / 0 mice)
  • the result is the detection of fluorescent ion in the body of the mouse or the detection of the ex vivo imaging of each organ excised from the mouse after the end of the experiment (A: group of mice to which the control peptide was administered, B: IL4RPep-l Group of mice administered peptide)
  • FIG. 4 shows wild-type Balb / c mice (Balb / c WT mice) and IL ⁇ transplanted with 4 ′ tumor cells.
  • Balb / c mice (Balb / c I 14R a K / 0 mice) were intravenously administered with IL4RPep-1 peptide, and then excised and sectioned on tumor tissues of the IL-4 receptor, F4 / Expression of 80 (tumor-associated macrophage marker), E-cadherin (epithelial marker) and N-cadher in (mesenchymal marker) were observed by immunofluorescence staining (A: tumors of wild-type Balb / c mice, B: tumor of IL-4 receptor defective mouse)
  • FIG. 5 shows the results of observing the expression of IL-4 receptor, E-cadherin (epithelial marker) and N-cadherin (mesenchymal marker) of 4T1 tumor cells through immunofluorescence staining.
  • FIG. 6 shows the results of analysis of N-cadher in, F4 / 80, and E-cadherin expressed on the surface of a single cel l suspension of a tumor excised from a mouse transplanted with 4T1 tumor cells by flow cytometry (FACS).
  • FACS flow cytometry
  • FIG. 7 shows 4 ⁇ tumor cells as tumor associated macrophages (TAM) condi t ioned medi a, TGFp,
  • N-cadher in and IL-4 receptor were observed by immunofluorescence staining (TAM CM: tumor-associated macrophage conditon ionized media, Ncad: N-cadher in) .
  • Figure 8 shows the results of measuring the secretion of IL-10 using the IL-10 ELISA kit after treatment of mouse spleen-derived Ml-type macrophages or M2-type macrophages according to the respective conditions (CM: condit ioned media).
  • FIG. 9A shows wild-type 4T1 cells and 4T1 cells treated with IL-10. The binding aff ini ty of the IL4RPepl peptide was measured.
  • Figure 9B shows the expression level of IL-4 receptor, IL-13 receptor and IL-2 receptor and binding of control peptide, IL4RPep-1 peptide in 4 ⁇ cells treated with M2 type macrophage exosomes. The degree was observed through immunofluorescence staining.
  • Figure 10 shows the cytotoxicity test results of the IL4RPep-l-KLA fusion peptide
  • A cytotoxicity results for wild type 4T1 cells
  • B cell toxicity results for 4T1 cells treated with IL-10
  • C cytotoxicity results for type Ml macrophages
  • D cytotoxicity for type M2 macrophages result
  • 11 is an experimental result evaluating the anticancer effect of IL4RPep-l-KLA and co-administration with paclitaxel in a mouse animal model transplanted with 4T1 tumor cells (IL4RPep-1, KLA: IL4RPep-1).
  • IL4RPep-1 Animal group to which peptide and KLA peptide were administered, IL4R-Pep-KLA: fusion peptide group, PTX: paclitaxel group, IL4RPep-l, KLA + PTX: IL4RPep-l peptide, KLA peptide and paclitaxel, respectively.
  • Figure 13 shows the preparation of cryosections of the tumor tissues of mice after the administration of each drug-administered group of the mouse animal model in which 4 ⁇ tumor cells were transplanted, and each antibody (E-cadherin, N-cadher in, F4 / 80, CD80, CD8 Tcel l and CD4 Tcel l) and stained microscopically (IL4RPep-l + KLA: animal group administered IL4RPep-l peptide and KLA peptide, IL4R-Pep-KLA) : Fusion peptide administration group, PTX: paclitaxel administration group, IL4RPep-l + KLA + PTX: animal group administered IL4RPep-1 peptide, KLA peptide and paclitaxel, IL4R-Pep-KLA + PTX: fusion peptide and park Litaxel combination group).
  • IL4RPep-l + KLA animal group administered IL4RPep-l
  • mouse tumor cells 4 ⁇ mouse macrophage Raw 264.7, human tumor cells
  • A549 and MDA MB 231 cell lines were cultured in Dulbecco's modi f ied Eagle's medium (Gibco, USA) or RPMI medium medium as directed by ATCC.
  • M2-type macrophages which are tumor associated macrophages, are raw.
  • 264.7 cells and / or mouse spleen-derived macrophages were obtained by treatment with 10 IU / ml mouse recombinant IL-4 (R and D system, US), and Ml-type macrophages were treated with 100 IU / ml IFN- ⁇ ( R and D system, US) and 10 ng / ml LPS (sigma-aldri ch) was obtained by treatment.
  • IL4RPep-1 peptide having the amino acid sequence (CRKRLDRNC) of SEQ ID NO: 1 that specifically binds to the IL-4 receptor was used in in vitro experiments.
  • IL4RPep_l peptide bound to Flamma 675 was used for the / vivo optical imaging experiment.
  • Peptides having the NSSSVDK amino acid sequence were used as control peptides.
  • IL4RPep-l-KLA fusion protein is apoptosis-inducing peptide to IL4RPep-l peptide
  • KLA pro-apoptot ic pept ide
  • tumor cells were initially 1%.
  • IL-4 receptor To measure the expression level of IL-4 receptor in cells and tumor tissues, frozen tissue sections or immobilized mouse tumor cell lines were treated with anti-IL4R antibody, anti-IL13R a and anti-IL2R.
  • Immunostaining was performed using Y C antibody.
  • the cells were incubated with the secondary antibody for 1 hour at room temperature. Finally, the cells were nuclear stained with DAPI and observed by fluorescence microscopy (Zei ss, Germany).
  • Tumor cells were blocked with 1% BSA for 30 minutes at room temperature, and biotin-labeled IL4RPep-1 peptides of various concentrations (1 to 80) were incubated for 1 hour. After washing with PBS, cells were incubated with Neutravidin HRP (1: 10000) for 30 minutes at room temperature. HRP activity was measured using a TMB substrate and reaction was stopped using 2M sulfuric acid. Absorbance was measured at 450 nm using a TECAN microplate reader. d values were calculated using Graph Pad Pr i sm 6 software (GraphPad software Inc., La Jol la, LA).
  • mice Female wild-type Balb / c mice were purchased from Orient bio, Korea, and IL-4 receptor-deficient mice were prepared.
  • the mouse tumor model was prepared by injecting 1 ⁇ 10 6 4T1 tumor cells subcutaneously in the upper flank of wild type and IL-4 receptor deficient mice, and the orthotopic animal model injected 1 ⁇ 1Q 6 4T1 cells into mouse breast fat. Made by injecting into the tissue.
  • Fla4 a 675-labeled IL4RPep-1 peptide and NSSSVDK control peptide were administered through the tail vein of wild-type mice and IL-4 receptor deficient mice transplanted with 4 'tumor cells. In vivo imaging was measured after 1 and 2 hour cycles using Opt ix imaging system (ART Inc., Canada). Mice were regenerated at the end after imaging, excision of tumors and organs, and ex vivo imaging.
  • tumor samples were immunostained with anti-IL4R a antibody, F4 / 80 antibody and Alexa-488 / 594-conjugated secondary IgG antibody. Detection was performed using invi trogen.
  • E. cadher in and N. caddherin were used as markers of 4T1 tumor cells.
  • Tumor sections are anti-E. cadherin antibodies and anti-N. Immunostaining with cadher in antibody and staining with secondary antibody and DAPI. Cells were observed using confocal microscopy (Zei ss, Germany).
  • the resected 4T1 mouse tumor was mechanically crushed using surgical scissors.
  • IL-10 cytokine or exosome forms secreted from M2-type macrophages
  • IL-10 ELISA kits were evaluated according to the manufacturer's instructions. Absorbance was measured at 450 nm, and the concentration of IL-10 was converted into the obtained standard curve.
  • 4T1 tumor cells cultured in DMEM medium containing FBS lacking exosomes were incubated with 50 / ml of isolated exosomes for 24 hours. The cells were then stained for observation of the IL-4 receptor and N. cadherin, an EMT marker, and observed by fluorescence microscopy.
  • Cytotoxicity of IL4RPep-l-KLA was assessed according to the manufacturer's instructions using the CCK8 kit (Doj indo laborator ies Japan). Briefly, A549 cells expressing IL-4 receptor were incubated with IL4RPep-l-KLA at various concentrations (0 to 160) for 1 hour and then cultured for 1 to 4 hours with the addition of CCK solution. Absorbance was measured at 450 nm, and cytotoxicity was calculated as follows.
  • the Orthotroic 4T1 tumor model was constructed by implanting 1 ⁇ 1 () 6 4mm cells into the left breast fat pads of wild-type Balb / c mice.
  • the tumors were approximately 100 mm 3 in size. It was left to grow, and then randomly separated and proceeded with administration.
  • the mice were divided into six groups, five for each group.
  • Peptides KLA + IL4RPep-1 and IL4RPep-1-KLA fusion peptides
  • the other three groups of mice were intraperitoneally administered 8 mg / kg pacli i taxel once a week in addition to peptide administration.
  • Two control mouse groups were administered with PBS or paclitaxel, respectively.
  • mice The body weight and tumor size of the mice were observed after administration. Tumor size was measured using a digital caliper and tumor volume was calculated by the following equation:
  • V (L X W X H) / 2 (L: longest length, W: short length, H: height)
  • mice After sacrifice, mice were sacrificed to determine whether tumors were metastasized to the lungs and liver. The resected tumors and organs were fixed in 4% PFA and used for further immunohistochemical analysis.
  • 184Restored tumor tissue contains lg BSA, 0.2 g gelatin and 0.05 g saponin.
  • ⁇ i9i> Mouse 4T1 cells, human tumor cells A549, MDA-MB 231, Ml-type Raw 264.7 cells ,
  • Ml-type Raw 264.7 cells and M2-type Raw 246.7 cells showed that only IL-4 receptor, IL-4 receptor, IL-13 receptor and IL-2 receptor, stained strongly with fluorescence. It was found to be excessively expressed.
  • IL4RPep_l peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 to the same cell as the cell, IL4RPep-1 peptide in each cell in the same manner as the expression tendency of the IL-4 receptor Confirmed that the IL4RPep-1 peptide specifically binds to the IL-4 receptor.
  • FIG. 2A it was confirmed that, unlike Ml-type macrophages among mouse spleen-derived macrophages, many IL-4 receptors were expressed in M2-type macrophages, and IL4RPep-1 peptides were expressed in the cells. The binding tendency was also consistent with the expression trend of the IL-4 receptor.
  • ⁇ IL4RPep-1 peptide showed a stronger binding aff inity to M2 macrophages overexpressing IL-4 receptor than Ml-type macrophages (Ml-type macrophages: Kd 75.8, M2-type macrophages: Kd 6.3).
  • IL4RPep-1 peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 specifically binds to the IL-4 receptor, and thus can be usefully used as a drug carrier targeting the IL-4 receptor.
  • IL-4 receptor is overexpressed in M2 type macrophages compared to Ml type macrophages.
  • IL4RPep-1 peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 specifically binds to the IL-4 receptor, Balb / c wild type mouse and Balb / c IL-4 receptor defects transplanted with 4T1 tumor cells )
  • IL4RPep-1 peptide labeled with Flamma 675 and control peptide labeled with Flamma 675 were administered to the mouse tail vein, and fluorescence intensity was observed in real time.
  • the fluorescence of the IL4RPep-1 peptide was strongly detected in tumor tissues of wild-type mice in which IL-4 was normally expressed, but the IL-4 receptor was knocked out. It was confirmed that the fluorescence was not observed in the tumor tissue of the mouse and the tumor tissue of the mouse to which the control peptide was administered. That is, it was confirmed that the IL4RPep-1 peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 specifically binds to tumor tissues of mice in which IL-4 receptor is expressed in vivo. '
  • Tumor associated macrophage is the epithelium of 4 ⁇ tumor cells? " Whether it induces epithelial ial mesenchymal transit ion (//? Vivo) c215> Antibodies and tumor-associated macrophages (TAM) to IL-4 receptors after tumor ablation of Balb / c wild-type mice and Balb / c IL-4 receptor knockout mice after the experiment of Example 2 The results were observed by staining with an F4 / 80 antibody known as a marker of.
  • the TAM expressing the non-talk IL-4 receptor is expressed.
  • TAM is not the only cell overexpressing IL-4 in the tumor microenvironment.
  • N. Cadherin is a marker known to be overexpressed in tumor cells in epithelial mesenchymal transit ion status.
  • FIG. 4A in contrast to in vitro results, it was confirmed that N. Cadherin was overexpressed in 4 ′ cells in tumor tissues of wild-type mice. These in vivo and in vitro differences may be associated with epithelial mesenchymal transiton of 4 'cells in vivo.
  • N. Cadherin and IL-4 receptor Increased expression and decreased expression of E. Cadher in.
  • TAM tumor-associated macrophages
  • Tumor associated macrophage induces epithelial mesenchymal transit ion of 4T1 tumor cells and expression of IL-4 receptor (//? Vitro)
  • ⁇ 228> More clearly resolves the question that IL-4 receptor expression patterns of 4T1 tumor cells are inconsistent in vitro and in vivo, and tumor-associated macrophages (TAM) are closely related as factors causing these differences.
  • TAM tumor-associated macrophages
  • 4 ⁇ tumor cell lines were cultured in TAM conditions, rmIL-10 containing media, rmTGFp containing media and rmIL-4 containing media, respectively.
  • N.Cadher in which is a mesenchymal marker as well as an IL-4 receptor, was increased in 4T1 cells cultured in TAM and rmIL-10 containing media.
  • TAM and IL-10 secreted by TAM are important factors that regulate the expression of IL-4 receptors in tumor cells. It was found to be a factor that induces epithelial mesenchymal transi- tion.
  • IL- of TAM an M2-type macrophage
  • the production amount was compared with Ml-type macrophages, and the expression level of IL-4 receptor and binding pattern of IL4RPep-1 peptide were confirmed by immunostaining in IL-10-treated 4 ⁇ cells.
  • M2 type macrophages were found to secrete large amounts of IL-10 in the form of soluble cytokine and in the form of axosomes.
  • Ml type macrophages showed almost no secretion of IL-10. It was confirmed that it did not appear.
  • the cells were treated with IL-10 as compared to wild type 4 cells.
  • the IL-4 receptors in tumor cells were secreted by M2-type macrophages, which are tumor-associated macrophages (T ⁇ ), more specifically by IL-10 secreted by TAM.
  • T ⁇ tumor-associated macrophages
  • TAM tumor-associated macrophages
  • IL4RPep-1 peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and the fusion peptide (IL4RPep-1 KLA) in which the apoptosis-inducing peptide (KLAKLA) 2 is combined Evaluated.
  • IL4 Pep-l-KLA showed excellent cytotoxicity in 4 ′ tumor cells treated with IL-10 and M2-type macrophages, which are tumor-associated macrophages (TAM).
  • TAM tumor-associated macrophages
  • the cytotoxicity of IL4RPep-l-KLA fusion peptide was not good for wild-type 4T1 cells and Ml-type macrophages where little expression of IL-4 receptor was observed.
  • the above results indicate that the IL4RPep-l_KLA fusion peptide can effectively target and kill cancer cells and M2-type macrophages overexpressing the IL-4 receptor, thereby exhibiting an excellent anti-cancer effect and cancer metastasis inhibitory effect. It can be said.
  • Antitumor and cancer metastasis inhibitory activity of IL4RPep-1-KLA fusion peptide was evaluated in Balb / c wild-type female mice transplanted with 4T1 cells.
  • paclitaxel which is widely used as an anticancer agent
  • IL4RPep-l-KLA fusion peptide was treated with IL4RPep-l-KLA fusion peptide at a dose that does not show sufficient therapeutic effect by its administration alone.
  • the IL4RPep-l-KLA fusion peptide could be selected as a combination drug that can be administered with an existing anticancer drug to maximize the therapeutic effect.
  • cryosections of tumor tissues of mice were prepared after all drug administrations were completed, stained with respective antibodies, and observed under a microscope.
  • N-cadherin decreased compared to the control group
  • F4 / 80 A decrease in positive tumor-associated macrophages
  • an increase in CD80 (+) macrophages an increase in CD8 (+) T cells
  • a decrease in CD4 (+) T cells were observed.
  • a pharmaceutical composition comprising the fusion peptide of the present invention as an active ingredient has an effect of simultaneously targeting and killing tumor cells and tumor associated macrophages, thereby having an excellent anticancer effect and a cancer metastasis inhibiting effect.
  • it In combination with an existing anticancer drug, it has a high anti-cancer and cancer metastasis suppression effect while reducing side effects of the existing anticancer effect.

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Abstract

본 발명은 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본 발명은 IL-4 수용체를 과발현하는 암세포 및 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage TAM)를 동시에 표적함으로써 우수한 항암효과 및 암 전이 억제효과를 나타내는 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 약학적 조성물은 종양세포 및 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage)를 동시에 표적하여 사멸시켜 항암 효과뿐만 암전이 억제 효과를 동시에 가지고 있다. 또한 본 발명의 융합 펩타이드는 기존 항암약물과 병용투여 기존 항암효과의 부작용을 감소시키면서 항암 및 암전이 억제효과를 나타낸다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
암세포 및 종양관련 대식세포를 동시에 표적하는 융합 템타이드를 유효성분 으로 포함하는항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물
【기술분야】
<ι> 본 출원은 2015년 6월 30일에 출원된 대한민국특허출원 제 10— 2015-0093576 호를 우선권으로 주장하고， 상기 명세서 전체는 본 출원의 참고문헌이다.
<2>
<3> 본 발명은 암세포 및 종양관련 대식세포를 동시에 표적하는 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물에 관한 것으로， 보 다 상세하게는， IL-4 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩 타이드가 결합된 융합 펩타이드의 암을 치료하거나 암 전이를 억제하는 방법 및 항 암 및 암 전이 억제용 약제 제조의 용도에 관한 것이며， 보다 상세하게는 IL-4 수 용체를 과발현하는 암세포 및 종양관련 대식세포 (tumor associ ated macrophage JAM)를 동시에 표적함으로써 우수한 항암효과 및 암 전이 억제효과를 나타내는 약학적 조성물에 관한 발명이다.
<4>
【배경기술】
<5> 종양 주변의 미세환경 (i croenvironment )은 내피세포， 염증성 세포 및 섬유 아세포로 구성되어 있으며， 1970년대에 종양관련 대식세포 (tumor-associ ated macrophage, 이하 T層이라 함)가 종양의 성장에 있어서 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. TAM은 암의 성장， 전이 등 전반적인 종양 미세환경과 관련하여 중요한 역할을 담당하며， 종양 주변에 존재하는 TAM은 종양 세포의 성장， 전이와 밀접하게 관련이 되어 있다. 따라서， 암 환자에서 많은 숫자의 TAM이 종양 주변에 존재하면 환자의 예후 및 생존률이 좋지 못한 것으로 보고되고 있다. 대식세포 중에서도 TAM 은 M2형 대식세포로 분류가 되며， 일반적인 염증성 대식세포인 Ml형과 달리 M2형 대식세포는 암의 성장을 촉진하는 IL-10 , TGF 및 CCL18과 같은 사이토카인을 생 성한다. 또한， M2형 TAM의 표면에 존재하는 PDL1 및 B7-1/2와 같은 수용체들은 T 세포， NK세포의 항종양 활성을 억제하는 것으로 보고되고 있다. 따라서， M2형 TAM 이 다량으로 존재하는 미세환경에서는 종양의 성장， 분화 및 전이가 활발하게 이루 어진다. <6>
<7> 인터루킨 -4(interleukin-4, IL-4)는 T-헬퍼 2(T-helper2, Th2) 림프구， 호산 구， 비만세포 등에서 분비되는 다양한 면역조절 기능을 가진 사이토카인이다. IL-4 수용체는 정상세포 중 T 림프구， B 림프구， CD34 골수세포 둥의 세포표면에 존재한 다 (Ne is, Annu Rev Immunol, 1999; 17:701— 738) . IL-4 수용체는 IL-4 수용체 α 사 슬과 IL-2 수용체 YC 사슬이 복합체를 이룬 제 1형과, IL-4 수용체 α 사슬과 IL- 13 수용체 al 사슬이 복합체를 이룬 제 2형의 두 가지 형태가 있다. IL-4와 수용체 가 결합하면 세포 내 야누스 키나제 (janus kinase)를 통하여 STAT6 신호단백질을 인산화 및 활성화시키고， 활성화된 STAT6는 이합체 형태로 핵으로 이동하여 IL-4와 관련있는 여러 유전자의 발현을 조절하여 염증을 증가시킨다. 또한, 야누스 키나제 를 통하여 AKT/PKB를 활성화시켜 세포의 생존반응을 증가시킨다고 한다 (Nelms et al. , Annu Rev Immunol, 1999 ;17： 701-738). IL-4는 나이브 T—헬퍼 (naive T-helper, naive Th)를 Th2 림프구로 분화를 유도하고, IL-4, IL-5, IL-9, IL-13과 같은 사이 토카인들의 생산을 유도한다. 또한, B 림프구에 의한 IgE(immunoglobin E)의 분비 를 유도한다.
<8>
<9> IL-4는 종양세포 및 암 줄기세포에서도 합성되며, 암세포 표면의 IL-4 수용 체를 통하여 세포사멸에 대한 암세포의 저항성을 부여하는 것이 최근 보고되었다 (Todaro, CellDeath Differ, 2008； 15： 762-772； Todaro , Cell Stem Cell, 2007,1:389-402). IL-4 수용체는 비소세포 폐암， 뇌종양, 유방암， 방광암, 췌장암， 신장암， 전립선암, 신장암 및 카포시 육종 (kaposi's sarcoma) 등의 여러 암세포에 서 정상세포에서 보다 훨씬 더 많이 발현된다. IL-4 수용체에 의한 암세포의 항암 제 내성 획득 및 암세포에서의 높은 발현 정도를 고려할 때， IL-4 수용체는 암표적 을 위한유망한 표적이라고 볼 수 있다.
<10>
<π> 상기한 바와 같이， M2형 TAM은 종양의 성장， 분화 및 전이에 있어서 중요한 역할을 담당하기 때문에， 항암 치료에 있어서 종양 또는 M2형 TAM 각각을 단독으로 타켓팅 하는 것보다 양자 모두를 치료 타겟으로 하는 표적 치료제의 개발이 필요하 다.
<12>
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】 <13> 이에, 본 발명자들은 암세포 및 종양관련 대식세포 (tumor-associated macrophage)를 동시에 표적할 수 있는 암 치료용 조성물을 연구하던 중， 암세포와 종양관련 대식세포에 모두 많이 발현되어 있는 IL-4 수용체에 특이적으로 결합하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptot ic pept ide)가 결합된 융합 펩타이 드가 암세포 뿐만 아니라 종양관련 대식세포를 효과적으로 억제하여 우수한 항암효 과 및 암 전이 억제 효과를 나타냄을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
<14>
<15> 따라서， 본 발명의 목적은 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨-
4( IL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro- apoptot ic pept ide)가 결합된 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
<16>
<17> 본 발명의 또 다른 목적은 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨-
4CIL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro- apoptot ic pept ide)가 결합된 융합 펩타이드를 필요로 하는 개체에 유효량으로 투 여하여 암을 치료하거나 암 전이를 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
<18>
<19> 본 발명의 또 다른 목적은 항암 및 암 전이 억제용 약제 제조의 용도를 위한 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4( IL-4) 수용체를 특이적으로 표적하 는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptot ic pept ide)가 결합된 융합 펩 타이드를 제공하는 것이다.
<20>
[기술적 해결방법】
<21> 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4( IL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이 드 (pro-apoptot ic pept ide)가 결합된 융합 템타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물을 제공한다.
<22>
<23> 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여， 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4GL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사 멸유도 펩타이드 (pro-apoptot ic pept ide)가 결합된 융합 펩타이드를 필요로 하는 개체에 유효량으로 투여하여 암을 치료하거나 암 전이를 억제하는 방법을 제공한 다.
<24>
<25> 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 항암 및 암 전이 억 제용 약제 제조의 용도를 위한 서열번호 1의 아미노산서열올 갖는 인터루킨 -4( IL- 4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro- apoptot ic pept ide)가 결합된 융합 펩타이드를 제공한다.
<26>
<27> 이하본 발명을 상세히 설명한다 .
<28>
<29> 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4 1L-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptot ic pept ide) 가 결합된 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물을 제공한다.
<30>
<3i> 본 발명에서 상기 서열번호 1의 아미노산 서열 (CRKRLDRNC)을 갖는 펩타이드
( IL4RPep-l)는 IL-4 수용체 ( IL4R)에 특이적으로 결합하는 펩타이드이다. 본 발명의 일실시예에 따르면， 마우스 유래 4ΊΊ 세포， 사람 종양세포인 A549 세포주， MDA- MB231 세포주 Ml형 Raw 264.7 대식세포， M2형 Raw 246.7 대식세포， 마우스 비장 유래의 Ml형 대식세포 및 M2형 대식세포에 항 -IL4R항체를 이용하여 면역염색을 하 여본 결과， MDA-MB231 세포주, M2형 Raw 246.7 대식세포 및 마우스 비장 유래의 M2형 대식세포에 IL-4수용체가 많이 발현되어 있는 것을 확인하였다. 이후， 본 발 명의 IL4RPep-l이 실제로 IL-4 수용체에 특이적으로 결합하는지 여부를 확인하여 본 결과, 상기 세포들에서 IL-4 수용체가 발현된 경향과 동일한 경향으로 본 발명 의 IL4RP印 -1가 세포에 결합하는 것을 확인하여 IL4RPep-l가 IL-4 수용체에 특이 적으로 결합한다는 것올 알수 있었다 (실시예 1) .
<32> 본 발명의 다른 일실시예에 따르면， 본 발명의 IL4RPep-l가 Ml형 대식세포 에 비해 M2형 대식세포에 훨씬 강한 binding aff ini ty를 보이는 것을 확인하여， IL4RPep_l가 IL-4 수용체에 특이적으로 결합하여 M2형 대식세포에 대한 표적지향적 약물전달체로서 사용 가능하다는 것을 알 수 있었다 (실시예 1) .
<33>
<34> 본 발명의 인터루킨 -4 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드는 아미노산 사슬이 연결된 펩타이드에 대하여 기능적 동둥물일 수 있으며 바람직하게는 서열번 호 1의 아미노산 서열을 가지는 펩타이드와 기능적 동등물을 포함한다. 상기 기능 적 동등물이란， 아미노산의 부가， 치환 또는 결실의 결과， 서열번호 1의 아미노산 서열과 적어도 60%, 바람직하게는 70%, 보다 바람직하게는 80% 이상， 가장 바람직 하게는 90% 이상의 서열 상동성을 가지는 것으로서 본 발명의 서열번호 1의 아미노 산 서열을 가지는 펩타이드와 실질적으로 동질의 활성을 나타내는 펩타이드를 말한 다. 여기서 실질적으로 동질의 활성이란 IL-4 수용체에 대한 결합능을 의미한다. 상기 기능적 동등물에는 예를 들어， 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 펩타이 드의 아미노산 증 일부가 치환되거나， 결실 또는 부가된 아미노산 서열 변형체가 포함된다. 아미노산의 치환은 바람직하게는 보존적 치환이다. 천연쎄 존재하는 아 미노산의 보존적 치환의 예로는 지방족 아미노산군 (Gly, Ala, Pro) , 소수성 아미노 산군 ( l ie , Leu, Val ) , 방향족 아미노산군 (Phe , Tyr , Trp) , 산성 아미노산군 (Asp , Glu) , 염기성 아미노산군 (Hi s , Lys , Arg, Gin, Asn) 및 황함유 아미노산군의 각 아 미노산군 내부의 동일한 아미노산 산의 치환일 수 있다. 아미노산의 결실은 바람직 하게는 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 펩타이드의 활성에 직접 관여하지 않 는 부분에 위치한 아미노산의 결실을 의미한다. 아미노산의 부가는 유전자 조작과 정에서 필요한 제한효소 부위 또는 펩타이드 정제 등을 위한 hi st idine tag 둥을 포함하는 펩타이드의 활성에 영향을 미치지 않는 범위에서 아미노산이 부가되는 것 을 말한다.
<35>
<36> 본 발명에서 상기 세포사멸유도 펩타이드 (pr으 apoptot i c pept ide)는 아팝토 시스 (apoptosi s)를 유도하는 펩타이드를 의미한다. 거의 모든 세포가 세포사멸 (아 픕토시스)을 매개하는데 관여하는 기작을 포함하고 있다. 따라서， 본 발명은 당해 효과를 표적 세포 내부로 매개하여 아폼토시스 기작을 통해 세포를 사멸시키는 중 추 매개체인 특정 세포사멸유도 펩타이드의 표적 전달에 관한 것이다. 본 발명이 당해 기술 분야에 공지된 방법 보다 우월한 장점으로서 세포사멸유도 펩타이드는 단백질로서 전달되고 목적하는 폴리뎁타이드를 생산하도록 해독될 핵산 분자로서 전달되는 것이 아니라는 것이다. 추가의 장점으로서， 사람 서열이 본 발명의 융합 펩타이드에 사용되어 외래 폴리펩타이드에 의한 목적하지 않은 임의의 면역 반웅을 극복할 수 있으며, 표적 지향적으로 본 발명의 세포사멸유도 펩타이드를 암세포에 전달할수 있기 때문에， 원치 않는부작용을 경감시킬 수 있다는 장점이 있다.
<37>
<38> 본 발명에서 상기 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptot i c pept ide)의 비제한 적인 예시로는， KLAKLAKKLAKLAK, KGGGQVGRQLAI IGDDINR(Bak BH3 펩타이드), LQHRAEVQ I ARKLQC I ADQFHRLHTCBmf BH3 펩타이드) 및 YGRELRRMSDEFVDS(Bad BH3 펩타이 드)로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며， 당업자는 본 명세서에 구체적으로 제시되지 않은 것을 비롯한 세포사멸유도 펩타이드를 잘 알고 있을 것이다.
<39> 바람직하게는, 본 발명에서 상기 세포사멸유도 펩타이드는 서열번호 2의 아 미노산서열 (KLAKLAKKLAKLAK)을 갖는 펩타이드일 수 있다.
<40> '
<41> 본 발명에서 상기 서열번호 2의 아미노산 서열을 갖^ 세포사멸유도 펩타이 드는 체내 안정성을 고려하여 L-형 또는 D-형의 아미노산으로 구성될 수 있다.
<42>
<43> 본 발명은 상기 서열번호 1의 아미노산서열을 갖는 펩타이드 및 세포사멸유 도 펩타이드가 결합된 융합 펩타이드를 제공하며 본 발명의 펩타이드들은 당해 분 야의 숙련가가 공지된 방법에 의하여 제조할 수 있다. 이러한 펩타이드는, 흔히 보 다 큰 폴리펩타이드의 일부로서 본 발명의 펩타이드 서열을 암호화하는 폴리뉴클레 오타이드를 발현시켜 원핵 또는 진핵 세포에서 생성시킬 수 있다.
< 4> 다른 방법으로는， 이러한 펩타이드는 화학적 방법에 의해 합성할 수 있다.
재조합 숙주내의 이종성 단백질의 발현, 폴리펩타이드의 화학적 합성 및 시험관내 전사를 위한 방법은 당해 분야에 익히 공지되어 있으며 문헌 (참조 문헌: Maniatis et al . , Molecular Cloning: A Laboratory Manual (1989) , 2nd Ed. , Cold Sprin Harbor , N.Y.； Berger and Kimmel , Methods in Enzymology, Volume 152, Guide to Molecular Cloning Techniques (1987), Academic Press, Inc. , San Diego, Calif.; Merrifield, J. (1969) J. Am. Chem. Soc. 91:501; Chaiken I.M. (1981) CRC Crit. Rev. Biochem. 11： 255； Kaiser et al. (1989) Ann. Rev. Biochem. 57:957; and Of ford, R.E. (1980) Semisynthetic Proteins, Wiley Publishing)에 추가로 기재되 어 있다.
<45>
<46> 본 발명에서 상기 융합 펩타이드는 서열번호 1의 아미노산서열을 갖는 펩타 이드와 세포사멸유도 펩타이드가 링커를 통해 연결된 융합펩타이드일 수 있다. 상 기 링커는 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 펩타이드의 c-말단과 세포사멸유도 펩타이드의 N-말단사이에 존재할수 있다. <48> 상기 링커 ( l inker )는 본 발명의 융합 폴리펩타이드를 암호화 하는 폴리뉴클 레오타이드 제조과정에서 삽입되는 것으로 그 크기나 서열의 종류는 특별히 제한되 지 아니한다.
<49> 상기 링커는 두 펩타이드의 잠재적 간섭을 최소화하여 융합 펩타이드의 활성 을 증가시킬 수 있다. 링커는 1 내지 100개의 아미노산을 갖는 것이 바람직하나, 이에 제한되지는 않으며, 두 펩타이드를 연결하고, 분리시킬 수 있는 어떠한 펩타 이드라도 가능하다. 상기 링커를 구성하는 아미노산 서열에는 특별한 제한은 없으 나， 바람직하게는 알라닌， 글라이신 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 아미노산으로 이루어진 펩티드 링커일 수 있다. 즉, 알라닌으로 이루 어진 링커， 글라이신으로 이루어진 링커 또는 알라닌 및 글라이신으로 이루어진 링 커일 수 있다. 상기와 같은 아미노산은 기능기가 없어서 비특이적 결합이 일어나지 않으며， 접힘 ( folding)에 있어서 문제점도 없는 것을 선택할 수 있다.
<50> 또한， 본 발명의 링커는 IL-4 수용체에 결합하는 서열번호 1의 아미노산 서 열을 갖는 펩타이드의 활성 및 세포사멸 (apoptos i s)를 유도하는 펩타이드 각각의 활성을 방해하지 않으며, 적절한 배향성을 유지할 수 있도록 하는 유연성을 줄 수 있는 개수까지의 아미노산으로 이루어질 수 있다.
<51> 본 발명의 일실시예에서 상기 링커는 글라이신 세 개가 연속적으로 조합된 링커를 사용하였다.
<52>
<53> 본 발명의 일실시예에서는， IL-4 수용체에 결합하는 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 펩타이드, 링커 및 세포사멸 유도 펩타이드가 차례로 결합된 융합 펩 타이드를 제작하여 그 활성을 평가하였으며， 상기 융합 펩타이드는 서열번호
3(CRKRLDR CGGGKLAKLAKKLAKLAK)의 아미노산서열을 갖는다.
<54>
<55> 본 발명에 따른 약학적 조성물은 상기 융합 랩타이드를 단독으로 함유하거나 약학적으로 허용되는 담체와 함께 적합한 형태로 제형화 될 수 있으며， 부형제 또 는 희석제를 추가로 함유할 수 있다. 상기에서 '약학적으로 허용되는'이란 생리학 적으로 허용되고 인간에게 투여될 때， 통상적으로 위장 장애， 현기증 등과 같은 알 레르기 반웅또는 이와유사한 반응을 일으키지 않는 비독성의 조성물을 말한다.
<56>
<57> 약학적으로 허용되는 담체로는 예컨대， 경구 투여용 담체 또는 비경구 투여
' 용 담체를 추가로 포함할 수 있다. 경구 투여용 담체는 락토스, 전분， 셀를로스 유 도체， 마그네슘 스테아레이트， 스테아르산 등을 포함할 수 있다. 아울러， 펩티드 제제에 대한 경구투여용으로 사용되는 다양한 약물전달물질을 포함할 수 있다. 또 한， 비경구 투여용 담체는 물， 적합한 오일， 식염수， 수성 글루코오스 및 글리콜 등을 포함할 수 있으며, 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안 정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르 브산과 같은 항산화제 가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸 -또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제， 습 윤제， 감미제， 향미제， 유화제， 현택제 등을 추가로 포함할 수 있다. 그 밖의 약학 적으로 허용되는 담체 및 제제는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다 (Remington' s Pharmaceut ical Sciences , 19th ed. , Mack Publ ishing Company , Easton, PA, 1995) . 본 발명의 조성물은 인간을 비롯한 포유동물에 어떠한 방법으로도 투여할 수 있다. 예를 들면， 경구 또는 비경구적으로 투여할 수 있다. 비경구적인 투여방법으 로는 이에 한정되지는 않으나， 정맥내， 근육내， 동맥내， 골수내, 경막내 심장내， 경피， 피하， 복강내， 비강내, 장관, 국소， 설하또는 직장내 투여일 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 상술한 바와 같은 투여 경로에 따라 경구 투여용 또는 비경구 투여용 제제로 제형화 할 수 있다.
경구 투여용 제제의 경우에 본 발명의 조성물은 분말， 과립 정계， 환제， 당 의정제， 캡술제， 액제， 겔제， 시럽제， 술러리제， 현탁액 등으로 당업계에 공지된 방법을 이용하여 제형화될 수 있다. 예를 들어.， 경구용 제제는 활성성분을 고체 부 형제와 배합한 다음 이를 분쇄하고 적합한 보조제를 첨가한 후 과립 흔합물로 가공 함으로써 정제 또는 당의정제를 수득할 수 있다. 적합한 부형제의 예로는 락토즈， 덱스트로즈, 수크로즈， 솔비톨， 만니를， 자일리틀， 에리스리틀 및 말티틀 등을 포 함하는 당류와 옥수수 전분， 밀 전분， 쌀 전분 및 감자 전분 등을 포함하는 전분 류, 셀를로즈，메틸 샐를로즈, 나트륨 카르복시메틸셀를로오즈 및 하이드록시프로필 메틸-셀롤로즈 등을 포함하는 셀를로즈류, 젤라틴， 풀리비닐피롤리돈 등과 같은 충 전제가 포함될 수 있다. 또한， 경우에 따라 가교결합 폴리비닐피롤리돈, 한천, 알 긴산 또는 나트륨 알기네이트 등을 붕해제로 첨가할 수 있다. 나아가， 본 발명의 약학적 조성물은 항응집계， 윤활제, 습윤제, 향료， 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다. <63> 비경구 투여용 제제의 경우에는 주사제， 크림제， 로션제, 외용연고제， 오일 제， 보습제， 겔제， 에어로졸 및 비강 흡입제의 형태로 당업계에 공지된 방법으로 제형화할 수 있다. 이들 제형은 모든 제약 화학에 일반적으로 공지된 처방서인 문
¾ (Remington ' s Pharmaceut ical Science, 19th ed.， Mack Publ i shing Com any , Easton, PA, 1995)에 기재되어 있다.
<64>
<65> 본 발명의 조성물의 총 유효량은 단일 투여량 (single dose)으로 환자에게 투여될 수 있으며， 다중 투여량 (mul t iple dose)으로 장기간 투여되는 분할 치료 방 법 (fract ionated treatment protocol )에 의해 투여될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 질환의 정도에 따라 유효성분의 함량을 달리할 수 있다. 바람직하게 본 발명의 약학적 조성물의 바람직한 전체 용량은 1일당 환자 체중 1kg 당 약 O .Ol^g 내지 10,000mg, 가장 바람직하게는 0. 1 mg 내지 500 mg일 수 있다. 그러나 상기 약 학적 조성물의 용량은 제제화 방법， 투여 경로 및 치료 횟수뿐만 아니라 환자의 연 령， 체증, 건강 상태， 성별, 질환의 중증도， 식이 및 배설율등 다양한 요인들을 고 려하여 환자에 대한 유효 투여량이 결정되는 것이므로， 이러한 점을 고려할 때 당 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 조성물의 적절한 유효 투여량을 결 정할 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 약학적 조성물은 본 발명의 효과를 보이는 한그 제형， 투여 경로 및 투여 방법에 특별히 제한되지 아니한다.
<66>
<67> 본 발명의 상기 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는조성물은 우수한항 암효과 및 암 전이 억제 효과를 나타낸다. 구체적으로, 본 발명의 일실시예에서는 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 펩타이드 ( IL4RPep_l) 및 세포사멸유도 펩타이 드 (KLA)가 결합된 융합펩타이드 ( IL4RPep— 1-KLA 펩타이드)를 마우스 4ΊΊ 종양세포 및 상기 세포가 이식된 마우스 종양 모델에 각각 처리한 결과， in vitro 및 in vivo 상으로 매우 우수한 세포사멸 및 암 성장 억제효과를 나타내어 항암 효능이 매우 우수하다는 것을 확인하였다 (실시예 5) .
<68> 뿐만 아니라, in vivo마우스 종양모델에서 IL4RPep-l_KLA 펩타이드의 투여 가 종료된 이후 동물의 폐와 간을 절제하여 종양의 전이 여부를 관찰한 결과， PBS 투여 대조군에서는 폐 및 간에서 종양의 전이가 상당한 정도로 관찰이 된 반면에， IL4RPep-l-KLA 펩타이드가 투여된 마우스군에서는 종양의 전이가 전혀 관찰되지 않 아 본 발명의 융합 펩타이드가 암 전이 억제 효과도 매우 우수하다는 것을 알 수 있었다 (실시예 5) . <69>
<70> 본 발명의 융합 펩타이드가우수한 항암 및 암 전이 억제효과를 나타내는 것 은 암세포의 표면 및 종양관련 대식세포 (tumor associ ated macrophage)의 표면에 과발현되어 있는 IL— 4 수용체를 표적으로 하여 세포사멸유도 펩타이드를 전달할 수 있기 때문이다. 즉， 종양세포만을 타겟으로 하여 종양세포의 사멸을 유도하던 기존 의 항암 표적치료제와는 달리， 본 발명의 융합 펩타이드는 종양의 성장， 분화 및 전이에 있어서 매우 증요한 역할을 담당하는 종양관련 대식세포 ( tumor associ ate macrophage)까지도 표적하여 사멸시킬 수 있는 효과를 나타내기 때문에 (실시예 5) 우수한 항암효과 뿐만 아니라 암 전이 억제효과 또한 매우 우수하게 나타낼 수 있 는 것이다.
<71> 이와 같이, 종양세포 및 종양관련 대식세포를 동시에 표적으로 하여 우수한 항암효과 및 암 전이 억제효과를 나타내는 약학적 조성물은 종래에 보고된 바 없는 새로운 표적치료제라할수 있다.
<72>
<73> 본 발명의 일실시예에서는， 본 발명의 융합 펩타이드에서 약물의 표적 전달 체로서의 역할을 담당하는 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 펩타이드 ( IL4RPep- 1 )이 in vitro및 in vivo모두에서 IL-4 수용체에 매우 특이적으로， 높은 binding af f ini ty를 나타내는 것을 확인하였다 (실시예 1 및 2) .
<74>
<75> 따라서， 본 발명은 상기 암은 IL-4수용체가 과별현되는 암인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물올 제공한다.
<76>
<77> 보다 구체적으로， 상기 IL— 4 수용체가 과발현되어 있는 암은 폐암， 뇌종양， 유방암, 간암， 피부암， 식도암， 고환암， 신장암， 대장암， 직장암, 위암， 신장암， 방광암, 난소암， 담관암， 담낭암, 자궁암， 자궁경부암， 전립선암, 두경부암， 췌장 암 및 편평상피세포암으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나， 이에 제한되는 것은 아니다.
<78>
<79> 본 발명은 또한， 상기 조성물은 항암 약물과 병용하여 투여되는 것을 특징으 로 하는 약학적 조성물을 제공한다.
<80>
<81> 보다 구체적으로， 상기 항암 약물은 독소루비신， 파클리탁셀， 빈크리스틴 , 다우노루비신 (daunorubicin) , 빈블라스틴 (vinblast ine)， 액티노마이신-
D(act inomycin-D) , 도세탁샐， 에토포사이드 (etoposide)， 테니포사이드 (teniposide) , 비산트렌 (bisantrene) , JLS-^fl ^ S^dChomoharr ingtonine) , 글리백 (Gleevec ; STI-571) , 시스플라틴， 5-플로오로우라실, 아드리아마이신， 메토트렉세 이트， 부설판 (busul fan) , 클로람부실 (chlorambuci 1 )， 시클로포스파미드 (cyclophosphamide) , 멜팔란 (melphalan) , 니트로겐 무스타드 (nitrogen mustard) 및 니트로소우레아 (nitrosourea)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
<82>
<83> 본 발명의 일실시예에서는, 항암제로 널리 사용되고 있는 파크리탁샐
(pacl i taxel )을 그 단독 투여에 의해서는 치료효과가 층분히 나타나지 않는 용량으 로 IL4RPep-l-KLA 융합 펩타이드와 병용처리한 결과， 항암 효과가 현저히 우수해지 는 것을 확인하였고 이러한 결과를 통해 IL4RPep-l-KLA 융합 펩타이드를 기존의 항암약물과 함께 투여하여 그 치료효과를 극대화할 수 있는 병용약물로서 선택할 수 있음을 알수 있었다 (실시예 5) .
<84>
<85> "병용 "해서 투여하는 것이란， 2종 이상의 약제가 실제로 이들을 언제 혹은 어떻게 투여하는지에 관계없이 동일한 시간에 환자의 혈류에서 발견될 수 있는 것 을 의미한다. 상기 병용 투여는 본 발명의 융합 펩타이드와 항암 약물을 함께 투여 하거나 순서와 무관하게 순차적으로 투여하여 수행될 수 있다. 또한， 상기 병용 투 여는 본 발명의 융합 펩타이드의 약학적 유효량과 항암 약물의 약학적 유효량을 흔 합한 흔합제를 투여함으로써 수행될 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 병용 투여는 본 발명의 융합 펩타이드의 약학적 유효량을 투여하는 제 1 단계 및 항암 약물의 약 학적 유효량을 투여하는 제 2 단계를 동시에 또는 순차적으로 수행하는 것일 수 있 다. 순차적으로 투여하는 경우 그 순서는 서로 바뀌어도 무방하다. 다른 구체예에 서， 융합 펩타이드와 항암약물은 경구 투여， 정맥 투여 등과 같이 동일한 경로를 통해 투여되거나， 하나는 경구 투여하고 다른 쪽은 정맥 투여하는 것과 같이 상이 한 경로를 통해 투여될 수 있다.
<86>
<87> 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4( IL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro— apoptot i c pept ide) 가 결합된 융합 펩타이드를 필요로 하는 개체에 유효량으로 투여하여 암을 치료하 거나 암 전이를 억제하는 방법을 제공한다.
<88>
<89> 본 발명은 항암 및 암 전이 억제용 약제 제조의 용도를 위한 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4( IL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptot i c pept ide)가 결합된 융합 펩타이드를 제공 한다.
<90>
<91> 본 발명의 상기 '유효량' 이란환자에게 투여하였을 때， 암의 치료 및 예방 효과 또는 암 전이 억제효과를 나타내는 양을 말하며, 상기 '개체' 란 동물, 바람 직하게는 포유동물， 특히 인간을 포함하는 동물일 수 있으며， 동물에서 유래한 세 포, 조직， 기관 등일 수도 있다. 상기 개체는 치료가 필요한 환자 (pat ient )일 수 있다.
<92>
【유리한 효과】
<93> 상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 융합 템타이드를 유효성분으로 포함 하는 약학적 조성물은 종양세포 및 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage)를 동시에 표적하여 사멸시키는 효과가 있어 우수한 항암효과 및 암 전 이 억제효과를 나타내며, 기존 항암약들과 병용투여 기존 항암효과의 부작용을 감 소시키면서 항암 및 암전이 억제효과를 나타낸다.
<94>
【도면의 간단한 설명】
<95> 도 1은 종양세포 (4ΊΊ , A549, MDA MB231) 및 Raw 264.7 대식세포 (Ml형 , M2형) 을 항 -IL4R a , 항 -IL13R a , 항 _IL2 Y C로 면역염색하여 각 수용체의 발현정도를 관 찰하고 각 세포에 대한 IL4RPep-l의 결합정도를 면역형광염색법을 통해 관찰한 결 과이다.
<96>
<97> 도 2A는 마우스 비장유래의 대식세포를 Ml형 및 M2형으로 각각 분화시킨 후 면역형광염색법을 통해 IL-4 수용체의 발현정도 및 각 세포에 대한 IL4RPep— 1의 결 합정도를 관찰한 결과이다.
<98> 도 2B는 Ml형 대식세포 및 M2형 대식세포에 대한 IL4RPep-l의 binding aff ini ty를 Graph Pad Pri sm 6소프트웨어를 이용하여 계산한 결과이다.
<99> <ioo> 도 3은 4T1 종양세포가 이식된 야생형 Balb/c 마우스 (Balb/c WT mice)와 IL-
4 수용체가 결손된 Balb/c 마우스 (Balb/c I 14R Q K/0 mice)에 Fl amma 675로 표지된 대조군 펩타이드 (NSSSVDK) 또는 IL4RPep-l 펩타이드를 정맥투여한 후， 1시간 및 2 시간 이후에 마우스 체내 형광 이미지를 detect ion 하거나, 실험 종료 후 마우스에 서 절제한 각 장기에서의 형광 이미지 (ex vivo imaging)를 detect ion한 결과이다 (A: 대조군 펩타이드를 투여한 마우스군， B : IL4RPep-l 펩타이드를 투여한 마우스 군 ) ·
<101>
<102> 도 4는 4ΊΊ 종양세포가 이식된 야생형 Balb/c 마우스 (Balb/c WT mice)와 IL-
4 수용체가 결손된 Balb/c 마우스 (Balb/c I 14R a K/0 mice)에 IL4RPep-l 펩타이드 를 정맥투여한 후, 마우스의 종양조직을 절제하여 절편화 한 후 IL-4 수용체， F4/80(종양관련대식세포 마커) , E-cadherin (상피세포 마커) 및 N-cadher in (간엽 마 커)의 발현을 면역형광염색법을 통해 관찰한 결과이다 (A: 야생형 Balb/c 마우스의 종양, B: IL-4수용체 결손마우스의 종양)
<103>
<104> 도 5는 4T1 종양세포의 IL-4 수용체， E-cadherin (상피세포 마커) 및 N- cadherin (간엽 마커)의 발현을 면역형광염색법올 통해 관찰한 결과이다.
<105>
<106> 도 6은 4T1 종양세포가 이식된 마우스에서 절제한 종양의 single cel l suspension의 표면에 발현된 N-cadher in, F4/80 및 E-cadherin을 유세포분석기 (FACS)로 분석한 결과이다 (Ncad: N-cadher in , Ecad: E-cadherin) .
<107>
<108> 도 7은 4ΊΊ 종양세포를 종양관련 대식세포 (TAM) condi t ioned medi a, TGFp ,
IL10 및 IL4로 처리한 후 N-cadher in 및 IL-4 수용체의 발현 정도를 면역형광염색 법을 통해 관찰한 결과이다 (TAM CM ： 종양관련 대식세포 condi t ioned media , Ncad: N-cadher in) .
<109>
<no> 도 8은 마우스 비장유래 Ml형 대식세포 또는 M2형 대식세포를 각각의 조건에 따라 처리한 후 IL-10의 분비 정도를 IL-10 ELISA 키트를 이용하여 측정한 결과이 다 (CM: condit ioned media) .
<111>
d i2> 도 9A는 야생형의 4T1 세포 및 IL-10에 의해 처리된 4T1 세포에 대한 IL4RPepl 펩타이드의 binding aff ini ty를 측정한 결과이다.
<ι ΐ3> 도 9B는 M2형 대식세포 액소좀 (exosome)에 의해 처리된 4ΊΊ 세포에서 IL-4 수용체, IL-13 수용체 및 IL-2 수용체의 발현정도 및 대조군 펩타이드， IL4RPep-l 펩타이드의 결합정도를 면역형광염색법을 통해 관찰한 결과이다.
<1 14>
<ι ΐ 5> 도 10은 IL4RPep-l-KLA융합 펩타이드의 세포독성 실험결과를 나타낸 것이다
(A: 야생형 4T1 세포에 대한 세포독성 결과, B: IL-10 처리된 4T1 세포에 대한 세 포독성 결과, C : Ml형 대식세포에 대한 세포독성 결과, D: M2형 대식세포에 대한 세포독성 결과) .
<1 16>
<1 17> 도 11은 4T1 종양세포가 이식된 마우스 동물 모델에서 IL4RPep-l-KLA의 항암 효과 및 파크리탁셀과의 병용투여 효과를 평가한 실험 결과이다 ( IL4RPep-l , KLA: IL4RPep-l 펩타이드와 KLA 펩타이드 각각을 투여한 동물군， IL4R— Pep-KLA ： 융합 펩타이드 투여군， FTX: 파크리탁셀 투여군， IL4RPep— 1 , KLA + PTX: IL4RPep-l 펩타 이드, KLA 펩타이드 및 파크리탁셀 각각을 투여한 동물군, IL4R-Pep-KLA + PTX: 융 합펩타이드 및 파크리탁샐 병용투여군) .
<118>
<119> 도 12는 4T1 종양세포가 이식된 마우스 동물 모델의 각 약물 투여군의 투여 가 종료된 후 마우스 폐 및 간에서의 전이성 종양 결절의 개수를 카운팅한 결과이 다 ( IL4RPep-l , KLA: IL4RPep-l 펩타이드와 KLA 펩타이드 각각을 투여한 동물군, IL4R-Pep-KLA ： 융합 펩타이드 투여군， PTX: 파크리탁샐 투여군， IL4RPep-l , KLA + PTX: IL4RPep-l 펩타이드， KLA 펩타이드 및 파크리탁셀 각각을 투여한 동물군， IL4R-Pep-KLA + PTX: 융합펩타이드 및 파크리탁샐 병용투여군) .
<120>
<121> 도 13은 4ΊΊ 종양세포가 이식된 마우스 동물 모델의 각 약물 투여군의 투여 가 종료된 후 마우스의 종양 조직의 동결절편올 준비하고 각각의 항체 (E-cadherin, N-cadher in, F4/80 , CD80, CD8 T cel l 및 CD4 T cel l )로 염색한 후 현미경으로 관 찰한 결과이다 ( IL4RPep-l + KLA: IL4RPep-l 펩타이드와 KLA 펩타이드 각각올 투여 한 동물군， IL4R-Pep-KLA ： 융합 펩타이드 투여군， PTX: 파크리탁셀 투여군， IL4RPep-l + KLA + PTX: IL4RPep-l 펩타이드， KLA 펩타이드 및 파크리탁셀 각각을 투여한동물군， IL4R-Pep-KLA + PTX: 융합펩타이드 및 파크리탁셀 병용투여군) .
<122> 【발명의 실시를 위한 형태】
<123> 이하본 발명을 상세히 설명한다 .
<124> 단， 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐， 본 발명의 내용이 하기 실 시예에 한정되는 것은 아니다.
<125>
<126> <실험방법>
<127>
<128> 1. 세포주 및 배양
<129> 마우스 종양세포인 4 Ί , 마우스 대식세포인 Raw 264.7 , 인간 종양 세포인
A549 및 MDA MB 231 세포주는 Dulbecco' s modi f ied Eagle' s medium (Gibco , USA) 또는 RPMI medium 배지에 ATCC의 지시에 따라배양하였다.
<130> 비장유래 대식세포는 Alatery et al ' s instruct ion 의 방법에 따라 추출하 였다 (Journal of i隨 unological methods , 2008. 338( 1) : p. 47-57)
<131>
<i32> 2. 대식세포의 Ml형 및 M2형으로의 분화방법
<133> 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage)인 M2형 대식세포는 Raw
264.7 세포 및 /또는 마우스 비장 유래 대식세포를 10 IU/ml의 마우스 재조합 IL- 4(R and D system, US)로 처리하여 얻을 수 있었고， Ml형 대식세포는 100 IU/ml의 IFN- γ (R and D system, US) 및 10 ng/ml의 LPS(sigma-aldri ch)를 처리하여 얻을 수 있었다.
<134> 정상적으로 분화가 완료되었는지 여부는， M2 대식세포의 경우 항 -F4/80 및 / 또는 항 CD-163 항체를 이용하여 확인하였고， Ml 대식세포의 경우 항 CD80 항체를 이 용하여 확인하였다.
<135>
<136> 3. 융합 펩타이드의 제작
ci37> IL-4수용체에 특이적으로 결합하는 서열번호 1의 아미노산서열 (CRKRLDRNC) 을 갖는 IL4RPep-l 펩타이드의 N 말단에 f luorescein i sothiocyanate(FITC) 또는 비오틴을 결합하여 in vitro 실험에 사용하였다. Flamma 675에 결합된 IL4RPep_l 펩타이드를 / vivo 광학 이미징 실험에 사용하였다. NSSSVDK 아미노산 서열을 갖 는 펩타이드를 대조군 펩타이드로 이용하였다.
：138> IL4RPep-l-KLA 융합 단백질은 IL4RPep-l 펩타이드에 세포사멸유도 펩타이드
(pro-apoptot ic pept ide)인 KLAKLAKKLAKLA (서열번호 2， 이하 "KLA" 라 함) 펩타 이드를 triple글라이신 링커를 사용하여 융합하였다.
<139> 모든 펩타이드는 Peptron Inc . (대전, 한국)에서 합성하였으며， 고 순도 액체 크로마토크래피 (HPLC)에 의해 정제되어 90% 이상의 순도를 나타내었다. 펩타이드는 동결건조후사용 전 PBS에 용해하여 사용하였다.
<140>
<141> 4. IL-4수용체 및 세포에 결합한 IL4RPep-l의 면역형광 염색법
<142> 세포에 펩타이드가 결합하는지를 테스트 하기 위해서 종양세포는 초기에 1%
BSA 용액으로 블로킹 되고， 이후 10 의 FITC 표지된 IL4R0Pepl 펩타이드를 4°C에서 1시간 동안 인큐베이션 하였다. 세포를 세척한 후， 4% PFA로 고정하고 DAPI로 핵 을 염색하였다.
<143> 세포 및 종양조직에서 IL— 4 수용체의 발현정도를 측정하기 위해, 얼려진 조 직 절편 또는 고정된 마우스 종양세포주를 항 -IL4R 항체， 항 -IL13R a l 및 항 -IL2R
Y C항체를 이용하여 면역염색올수행하였다.
<i44> PBS로 세포를 세척한 후, 세포를 2차 항체와 함께 1시간동안상온에서 배양 하였다. 최종적으로 세포는 DAPI로 핵 염색하고, 형광현미경 (Zei ss , 독일)으로 관 찰하였다.
<145>
<146> 5. IL4RPep-l binding aff inity어세이
<147> 종양세포를 1% BSA로 30분간 상온에서 블로킹하고， 다양한 농도 (1~80)의 비 오틴 라벨된 IL4RPep— 1 펩타이드를 1시간 동안 인큐베이션 하였다. PBS로 세척한 후, 세포를 Neutravidin HRP(1 : 10000)과 함께 상온에서 30분동안 인큐베이션 하였 다. HRP 활성은 TMB substrate를 이용하여 측정하였으며， 반옹은 2M 황산을 이용하 여 중단되었다. 흡광도는 TECAN microplate reader를 이용하여 450nm에서 축정하였 다. d 값은 Graph Pad Pr i sm 6 소프트웨어 (GraphPad software Inc . , La Jol la, LA)를 이용하여 계산하였다.
<148>
<149> 6. in vivo광학 이미징 및 면역조직학적 분석
<150> 6-1. 동물모델
<i5i> 암컷 야생형 Balb/c 마우스를오리엔트 바이오 (Orient bio, korea)에서 구입 하였고, IL-4 수용체 결손 마우스를 제작하였다. 마우스 종양 모델은 1 X 106 개의 4T1 종양세포를 야생형 및 IL-4 수용체 결손 마우스의 옆구리 상단 피하에 주사하 여 제작하였고， orthotopic 동물 모델은 1 X 1Q6 개의 4T1 세포를 마우스 유방지방 조직에 주입하여 제작하였다.
<152>
<153> 6-2. in vivo이미징 및 조직학적 분석
<i54> Fla睡 a 675로 표지된 IL4RPep-l 펩타이드와 NSSSVDK 대조군 펩타이드를 4ΊΊ 종양세포가 이식된 야생형 마우스 및 IL-4 수용체 결손 마우스의 꼬리 정맥을 통해 투여하였다. in vivo 이미징은 Opt ix imaging system (ART Inc . ,Canad)를 이용하여 1시간 및 2시간 순환 후 측정하였다. 마우스는 이미징 후 마지막에 회생시켜 종양 및 장기를 절제하여 ex vivo이미징을 시행하였다.
<155> 면역조직학적 분석을 위하여， 절제된 종양을 4% PFA로 고정하고， 30%수크로 우스를 이용하여 탈수하였다. 8 두께의 종양절편이 준비되었고, DAPI 염색을 통해 조직학적 구조를 확인하였다.
<156> 추가적으로， 종양조직 내 펩타이드 및 수용체들의 편재화 경향을 분석하기 위해， 종양 샘플들은 항 -IL4R a 항체, F4/80 항체로 면역 염색하였으며， Alexa- 488/594-conjugated 2차 IgG항체를 이용하여 검출하였다 ( invi trogen) .
<157> E. cadher in 및 N. caddherin은 4T1 종양세포의 마커로 사용하였다. 종양 절편 은 항 -E. cadherin 항체 및 항 -N. cadher in 항체로 면역염색한 후 2차 항체 및 DAPI 로 염색하였다. 세포는 공초점 현미경 (Zei ss , 독일)을 이용하여 관찰하였다.
<158>
<159> 7. 유세포분석기 (FACS)를 이용한 마우스 종양 조직의 single cel l suspension내 IL-4수용체 발현 분석
<160> 절제된 4T1 마우스 종양은 수술가위를 이용하여 기계적으로 분쇄하였으며，
TM
Liberase 을 이용하여 분리하였다. 효소적으로 분리한 후에， 셈플은 얼음으로 옮겨 져 반웅을 중단하였다. 이후 종양세포는 세포 염색액을 이용하여 염색되었고 FACS 버퍼로 세척하였다. RBC lysis 버퍼 (sigma)를 이용하여 RBC를 제거한 후， 얻어진 세포 침전물을 1차 항체 (항 -IL4R ci , 항— F4/80, 항 -E. cadher in 및 항 -N. cadherin)을 이용하여 염색하고， 이어서 2차 항체를 부착하였다. 염색된 세포는 BD FACS Cal ibur를 이용하여 분석하였다.
cl61>
：162> 8. 4T1종양세포의 상피간엽이행 (epithel ial mesenchymal transit ion) 유도 i63> 4T1 세포는 M2형 대식세포로 분화된 마우스 비장 유래 대식세포가 50% 포함 된 DMEM 배지를 이용하여 배양하였다. TAM 함유된 배양 배지는 사용하기 전에 원심 분리 및 스트레이너를 이용하여 찌꺼기를 제거하였다. 사이토카인으로 유도된 상피 간엽이행 (epithel i al mesenchymal transi t ion)은 세포를 마우스 IL-10 및 마우스 IL-4 으로 24시간 동안 배양하거나， 마우스 TFGP가 포함된 배양배지로 48시간 동 안 배양하여 수행하였다. 이후 세포는 간엽 (mesenchymal ) 마커인 N. cadherin으로 염색하고, IL-4수용체의 발현정도를 평가하였다.
<164>
<165> 9. IL-10분비 어세이
<166> M2형 대식세포에서 분비되는 IL-10 사이토카인 또는 엑소좀 형태는 마우스
IL-10 ELISA 키트를 제조자의 지시에 따라 평가하였다. 흡광도를 450 nm에서 측정 하였고， IL-10의 농도는 얻어진 표준곡선에 대입하여 환산하였다.
<167>
<168> 10. 액소좀에 의한 4T1 세포의 상피간엽이행 (epithel ial mesenchymal transi t ion) 유도 및 IL-4수용체의 발현 평가
<169> 엑소좀 (exosome)은 Exoqui ck TC ki t (SBI Bioscience)를 이용하여
Condit ioned media로부터 분리가 되었다. 엑소좀이 결핍된 FBS가 포함된 DMEM 배지 에서 배양된 4T1 종양세포는 50 /ml의 분리된 엑소좀과 함께 24시간동안 배양되었 다. 이후 세포는 IL-4 수용체 및 EMT 마커인 N. cadherin을 관찰을 위해 염색이 되 었고， 형광 현미경을통해 관찰되었다.
<170>
<i7i> ll. IL4RPep-l-KLA의 세포독성 평가
<i72> IL4RPep-l-KLA의 세포독성은 CCK8 키트 (Doj indo laborator ies Japan)을 이용 하여 제조자의 지시에 따라 평가하였다. 간략하게 IL-4 수용체를 발현하는 A549 세 포를 다양한농도 (0~160 )의 IL4RPep-l-KLA과 함께 1시간 동안 배양한 후 CCK용액 을 첨가하여 1~4시간동안 배양하였다. 450 nm에서 흡광도를 측정하였으며， 세포독 성은 다음과 같은 식으로 계산하였다.
<173> 세포생존률 = (A sample A blank/A control A blank) X 100
<Π4> A blank = 시험물질은 포함되어 있지만 세포가 포함되어 있지 않은 wel l의 흡광도 값
<Π5> A control =세포 및 CCK8 용액만포함되어 있는 wel l의 흡광도 값
<176>
<177> 12. in vivo항암활성 평가
<178> Orthotro ic 4T1 종양모델은 1 X 1()6 개의 4ΊΊ 세포를 야생형 Balb/c 마우스 의 왼쪽 유방 지방패드에 이식함으로써 제작하였다ᅳ 종양은 약 100 mm3 의 크기로 성장할 때까지 방치되었으며， 이후 랜덤하게 군을 분리하여 투여를 진행하였다. 마 우스는 각 군당 5마리씩ᅳ 총 6개의 군으로 분리하였다. 펩타이드 (KLA+IL4RPep-l 및 IL4RPep-l-KLA 융합 펩타이드)는 같은 몰의 농도 ( 1 mM 펩타이드 200 /20g body weight of mice, 일주일에 3회씩 총 4주간 투여)로 꼬리정맥을 통해 투여되었다. 다른 세 그룹의 마우스군은 펩타이드 투여에 추가적으로 8 mg/kg 농도의 파크리탁 셀 (pacl i taxel )을 일주일에 한번씩 복강투여 하였다. 두 대조군 마우스군은 PBS 또 는 파크리탁셀을 각각투여하였다.
<179> 투여 후 마우스의 체중과 종양 크기가 관찰되었다 . 종양의 크기는 다지털 캘 리퍼를 이용하여 측정하였고， 종양의 부피는 다음과 같은 식에 의해 계산하였다:
<180> V=(L X W X H)/2 (L : 최장길이， W: 짧은길이, H: 높이)
<181> 마지막투여 후에 마우스를 희생한후 폐와 간에 종양의 전이 여부를 판단하 였으며， 절제된 종양 및 장기는 4% PFA에 고정한 후 추가적인 면역조직학적 분석에 이용하였다.
<182>
<183> 13. 종양조직의 면역조직학적 염색법
<184> 넁동보관 된 종양 조직을 lg의 BSA, 0.2g의 젤라틴 및 0.05g 의 사포닌이
PBS에 용해된 블로킹 용액으로 블로킹 한 후 1차 항체를 이용하여 1시간 30분 동안 인큐베이션 하였다. 이후 HRP 표지된 2차 항체를 이용하여 45분간 상온에서 염색하 였다. 상기 염색된 조직을 DAB(DAKO)를 이용하여 노출한 뒤 헤마록실린으로 대조염 색을 5분간상온에서 수행하였다. 각 단계는 10%블로킹 용액이 담긴 PBS로 세착한 후 다음 단계를 진행하였다. 최종적으로 조직은 Br ight Field 현미경을 이용하여 관찰하였다.
<185>
<186> <실험결과 (실시예) >
<187>
<18g> <실시예 1>
<189> IL4RPep-l펩타이드가 IL-4수용체에 궐합하는지 여부에 대한 in 실험 결과
<190>
<i9i> 마우스 4T1 세포， 인간 종양세포인 A549, MDA-MB 231， Ml형 Raw 264.7세포，
M2형 Raw 246.7 세포， 마우스 비장 유래의 Ml형 대식세포 및 M2형 대식세포에 IL-4 수용체， IL-13 수용체 및 ILᅳ 2 수용체가 각각 얼마나 발현이 되어 있는지 여부를 확인한 후， 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 본 발명의 펩타이드 ( IL4RPep_l)이 어떤 수용체에 얼마나 특이적으로 결합하는지 여부를 면역염색법을 통해 평가하였 다.
<192>
<193> 이에 대한 결과를 도 1에 나타내었다 .
<194> 도 1에 나타낸 바와 같이， 마우스 4ΊΊ 세포， 인간 종양세포인 A549, MDA-MB
231， Ml형 Raw 264.7 세포 및 M2형 Raw 246.7 세포에서 IL— 4수용체， IL-13 수용체 및 IL-2 수용체들 중 IL-4 수용체 만이 형광으로 강하게 염색되는 것을 확인하여 이들 세포주에 IL-4수용체가과다하게 발현되어 있다는 것을 알수 있었다.
<195> 이후상기 세포와 동일한 세포에， 서열번호 1의 아미노산서열을 갖는 본 명의 펩타이드 ( IL4RPep_l 펩타이드)를 처리한 결과, IL— 4수용체의 발현 경향과 동 일하게 각각의 세포에서 IL4RPep-l 펩타이드가 결합하는 것을 확인하여, IL4RPep—l 펩타이드가 IL-4수용체에 특이적으로 결합한다는 것을 알수 있었다.
<196>
<197> 추가적으로, 마우스 비장 유래의 Ml형 대식세포 및 M2형 대식세포에서 IL-4 수용체의 발현 경향 및 IL4RPep-l 펩타이드가 결합하는 경향올 면역 염색법을 통해 비교하고， 각각의 세포에 대한 IL4RPep-l 펩타이드의 binding aff inity를 측정하였 다.
<198>
<199> 이에 대한 결과를 도 2에 나타내었다 .
<200> 도 2A에 나타낸 바와 같이， 마우스 비장 유래의 대식세포들 중 Ml형 대식세 포와 달리 M2형 대식세포에서 IL-4 수용체가 많이 발현되어 있는 것을 확인하였으 며， IL4RPep-l 펩타이드가 세포에 결합하는 경향 역시 상기 IL-4 수용체의 발현 경 향과 일치하는 양상을 나타내었다. 한편， 도 2B에 나타낸 바와 같이ᅳ IL4RPep-l 펩타이드는 Ml형 대식세포에 비해 IL-4 수용체가 과발현 되어있는 M2형 대식세포에 더 강한 binding aff inity를 나타내었다 (Ml형 대식세포: Kd 75.8 ， M2형 대식세포: Kd 6.3 ) .
<201>
<202> 상기한 결과를 통해 , 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 IL4RPep-l 펩타이 드가 IL-4 수용체에 특이적으로 결합하므로 IL-4 수용체를 표적으로 하는 약물 전 달체로써 유용하게 사용될 수 있다는 점과， Ml형 대식세포에 비해 M2형 대식세포에 서 IL-4수용체가 과발현되어 있다는 것을 확인할수 있었다. <203>
<204> <실시예 2>
<205> IL4RPep-l 펩타이드가 IL-4수용체에 결합하는지 여부에 대하 in vivo실험 결과
<206> 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 IL4RPep-l 펩타이드가 IL— 4수용체에 특 이적으로 결합하는지 여부를 4T1 종양세포가 이식된 Balb/c 야생형 마우스 및 Balb/c IL-4 수용체 결손 (knockout ) 마우스에서 평가하였다. 즉， Flamma 675로 표 지된 IL4RPep-l 펩타이드 및 Flamma 675로 표지된 대조군 펩타이드 (NSSSVDK)를 마 우스꼬리 정맥에 투여한후， 형광강도를 실시간관찰하였다.
<207>
<208> 이에 대한결과를 도 3에 나타내었다.
<209> 도 3에 나타낸 바와 같이, 마우스 체내 및 마우스에서 절제한 조직 내 ( e
wVo)에서 형광 광도를 비교해 본 결과， IL— 4가 정상적으로 발현되는 야생형 마우 스의 종양 조직에서 IL4RPep-l 펩타이드의 형광이 강하게 검출되는 것을 확인할 수 있었지만， IL-4 수용체가 결손 (knockout )되어 있는 마우스의 종양 조직 및 대조군 펩타이드를 투여한 마우스의 종양 조직에서는 형광이 관찰되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 즉， 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 IL4RPep— 1 펩타이드는 in vivo 상으로도 IL-4 수용체가 발현되어 있는 마우스의 종양조직에 특이적으로 결합한다 는 것을 확인할수 있었다. '
<210>
<211> 한편， 추가적으로 상기 실험을 마친 마우스의 종양조직을 절제한 후 절편화 하여 면역염색을 하여 본 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이， 야생형 마우스의 종양조 직에서는 IL-4 수용체가 강하게 염색이 되었으며， IL4RPep-l 펩타이드가 IL— 4 수용 체의 염색 경향과 동일한 경향으로 마우스 종양조직에 염색되는 것을 확인할 수 있 었다 (도 4Α) · 반면에， IL-4 수용체가 결손되어 있는 마우스 종양조직에서는 IL-4 수용체가 전혀 관찰되지 않았으며， IL4RPep— 1 펩타이드 또한 전혀 결합하지 않는 것을 확인할수 있었다 (도 4B) .
212>
<213> <실시예 3>
ί2ΐ4> 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage . TAM)가 4ΊΊ종양세포의 상 피? "엽이행 (epithel ial mesenchymal transit ion)을유도하는지 여부 ( //? vivo) c215> <216> 상기 실시예 2의 실험을 마친 Balb/c 야생형 마우스 및 Balb/c IL-4 수용체 결손 (knockout ) 마우스의 종양올 절제한 후 IL-4 수용체에 대한 항체 및 종양관련 대식세포 (TAM)의 마커로 알려진 F4/80 항체로 염색하여 그 결과를 관찰하였다.
<217>
<218> 이에 대한 결과를 도 4에 나타내었다 .
<219> 도 4에 나타낸 바와 같이, 비톡 IL-4 수용체가 발현되고 있는 TAM에 대한
IL4RPep-l 펩타이드의 특이성에도 불구하고， IL-4 수용체 항체로 염색된 종양 조직 의 일부분에서는 TAM의 마커인 F40/80과 비교했을 때 비편재화 되어 있는 것을 확 인할 수 있었다. 즉, TAM이 종양 미세환경에서 IL-4를 과다발현하는 유일한 세포가 아니라는 것을 알수 있는 부분이었다.
<220>
<221> 따라서 , TAM과 4ΊΊ세포를 구분하기 위해서， 4T1세포의 상피세포 마커인 E-
Cadher in으로 종양절편을 염색해 보았다. 놀람게도， 도 5의 4ΊΊ in vitro결과와는 대조적으로 도 4A의 in vivo 결과에서는 4ΊΊ 세포에서 E—Cad erin 발현량이 매우 낮은 것으로 관찰되었다.
<222> 이러한 결과를 좀 더 구체적으로 확인하고자마우스 종양조직 내 4T1 세포에 서 N. Cadherin의 발현량을 평가해 보았다. N. Cadher in은 상피간엽이행 (epi thel i al mesenchymal transi t ion) 상태에 있는 종양세포에서 과발현되는 것으로 알려져 있 는 마커이다. 도 4A에 나타낸 바와 같이 , in vitro결과와는 대조적으로 야생형 마 우스의 종양조직 내 4ΊΊ 세포에서는 N. Cadherin이 과발현 되어있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 in vivo및 in vitro상의 결과 차이는 in vivo상에서 4ΊΊ 세포의 상피간엽이행 (epithel ial mesenchymal transi t ion)과 연관이 있을 것이며， 이에 대 한 결과로 4T1 세포의 N. Cadherin 및 IL-4 수용체의 발현이 증가되고 E. Cadher in의 발현이 감소된 것으로사료되었다.
<223> 상기 결과를 좀 더 구체적으로 관찰하고자 마우스 종양조직 내 4ΊΊ s ingle cel l올 유세포분석기 (FACS)를 통해 분석하여 본 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이， IL-4 수용체를 발현하는 4ΊΊ세포는 N. cadherin 및 F4/80 발현 세포와 함깨 편재화 되어 있었으며， 이러한 결과는 in vivo상으로 IL-4 수용체가 적게 발현되는 4T1세 포가 in vivo 상으로는 상피간엽이행 (epithel i al mesenchymal transi t ion) 마커의 발현 증가와 함께 IL— 4수용체의 발현 또한 증가한다는 것을 나타낸 것이다.
<224> 즉, 종양관련 대식세포 (TAM)가 4T1 종양세포에서 IL-4수용체의 발현을 유도 한 것으로 판단할수 있었다. <225>
<226> <실시예 4>
<227> 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage . TAM)가 4T1종양세포의 상 피간엽이행 (epithel ial mesenchymal transit ion) 및 IL-4 수용체의 발현을 유도하 는지 여부 ( //? vitro)
<228> 4T1 종양세포의 IL-4 수용체 발현 양상이 in vi tro 와 in vivo 상에서 일치 하지 않는다는 점에 대한 의문점을 보다 확실히 해결하고, 이러한 차이를 유발하는 인자로써 종양관련 대식세포 (TAM)가 밀접하게 연관되어 있다는 사실을 확인하기 위 해 4ΊΊ 종양세포주를 TAM 조건의 배지， rmIL-10 함유 배지 , rmTGFp 함유 배지 및 rmIL-4함유 배지에서 각각 배양하였다.
<229>
<230> 이에 대한 결과를 도 7에 나타내었다 .
<23i> 도 7에 나타낸 바와 같이， TAM조건의 배지 및 rmIL-10 함유 배지에서 배양 된 4T1 세포에서 IL-4 수용체 뿐만 아니라 간엽 (mesenchymal ) 마커인 N.Cadher in의 발현이 증가하였다.
<232> 상기 결과를 토대로 TAM 및 TAM이 분비하는 IL-10이 종양세포에서 IL-4수용 체의 발현을 조절하는 중요인자라는,점 및 종양이 전이 단계로 발전하는 상태라고 할 수 있는 상피간엽이행 (epi thel ial mesenchymal transi t ion)을 유도하는 인자라 는 점을 알수 있었다.
<233>
<234> 상기한 결과를 좀 더 구체적으로 입증하기 위해， M2형 대식세포인 TAM의 IL-
10 생성량을 Ml형 대식세포와 비교하고， IL-10 처리된 4ΊΊ 세포에서 IL-4수용체의 발현정도 및 IL4RPep-l 펩타이드의 결합 양상을 면역염색을통해 확인하였다.
<235>
<236> 이에 대한 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다.
<237> 도 8에 나타낸 바와 같이， M2형 대식세포는 soluble cytokine의 형태 및 액 소좀의 형태로 IL-10을 다량 분비하는 것으로 확인되었으며， 대조적으로 Ml형 대식 세포에서는 IL-10의 분비가 거의 나타나지 않는 것으로 확인되었다.
<238> 도 9A에 나타낸 바와 같이， 야생형의 4ΊΊ 세포와 비교해 IL-10으로 처리된
4T1 세포에서 IL4RPep-l 펩타이드의 binding aff ini ty가 현저히 우수하다는 것이 확인되었으며， 도 9B에 나타낸 바와 같이, M2형 대식세포 (T崖)의 액소좀으로 처리 된 4ΊΊ 세포에서도 TAM에 의해 분비된 IL-10의 영향에 의해 IL-4수용체가 많이 발 현하는 것을 확인할 수 있었다.
<239>
<240> 상기한 결과들을 토대로， 종양관련 대식세포 (T層)인 M2형 대식세포에 의해， 보다 구체적으로는 TAM에 의해 분비가 되는 IL-10에 의해， 종양세포에서 IL-4 수용 체의 발현 및 상피간엽이행 (epithel ial mesenchymal transi t ion)이 유도된다는 사 실을 확인할 수 있었고， 이러한 결과는 종양이 전이단계로 진행하는데 있어서 TAM 이 증요한 역할을 담당하고 있음을 나타내고 있다고 할 수 있다.
<24]>
<242> <실시예 5>
<243> IL4RPep-l-KLA융합펩타이드의 항암 및 암전이 억제 활성 평가
<244>
<245> <5-1> in vitro 세포독성실험
<246> 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 IL4RPep-l 펩타이드와 세포사멸유도 펩 타이드 (pro-apoptot i c pept ide)인 (KLAKLA )2가 결합된 융합 펩타이드 ( IL4RPep-l- KLA)의 세포독성을평가하였다.
<247>
<248> 이에 대한 결과를 도 10에 나타내었다 .
<249> 도 10에 나타낸 바와 같이, IL4 Pep-l-KLA는 IL-10으로 처리된 4ΊΊ 종양세포 및 종양관련 대식세포 (TAM)인 M2형 대식세포에서 우수한 세포독성을 나타내었다. 이에 반해, IL-4 수용체의 발현이 거의 관찰되지 않는 야생형의 4T1 세포 및 Ml형 대식세포에 대해서는 IL4RPep-l-KLA융합 펩타이드의 세포독성이 우수하지 못했다.
<250> 즉， 상기한 결과는 IL4RPep-l_KLA 융합 펩타이드가 IL-4 수용체를 과발현하 는 암세포 및 M2형 대식세포를 효과적으로 표적하여 사멸시킴으로써 우수한 항암효 과 및 암전이 억제효과를 나타낼 수 있음을 의미한다고 할수 있다.
<251>
<252> <5-2> IL4RPep-l-KLA융합 펩타이드의 in vivo 항암 및 암전이 억제활성 평 가 및 병용투여 효능 평가
<253> IL4RPep-l-KLA융합 펩타이드의 항암 및 암전이 억제활성을 4T1 세포가 이식 된 Balb/c 야생형 암컷 마우스에서 평가하였다.
<254>
<255> 이에 대한 결과를도 11 내지 도 13에 나타내었다 .
<256> 도 11에 나타낸 바와 같이， IL4RPep-l-KLA융합 펩타이드를 처리한 마우스군 에서는 융합 펩타이드 투여 직후부터 실험 종료시까지 종양의 성장이 현저히 억제 되는 것으로 나타났다. 한편, 이러한 결과는 IL4RPep-l 펩타이드 및 KLA 각각을 단 독으로 투여한 군과 비교해 현저히 우수한 것으로， IL4RPep-l 펩타이드가 세포사멸 을 유도하는 pro-apoptot ic 펩타이드인 KLA를 종양세포로 효과적으로 전달하여 종 양세포 및 종양관련 대식세포를 표적함으로써 나타나는 효과라고사료된다.
<257> 한편， 항암제로 널리 사용되고 있는 파크리탁셀 (PTX)을 그 단독 투여에 의해 서는 치료효과가 충분히 나타나지 않는 용량으로 IL4RPep-l-KLA 융합 펩타이드와 병용처리한 결과， 그 항암 효과가 현저히 우수해진다는 점에서 IL4RPep-l-KLA 융합 펩타이드를 기존의 항암약물과 함께 투여하여 그 치료효과를 극대화할 수 있는 병 용약물로서 선택할수 있음을 알수 있었다.
<258> 도 12에 나타낸 바와 같이， 모든 약물의 투여가 종료된 이후 마우스의 간과 폐를 절제하여 암의 전이 여부를 관찰하였다. 그 결과， IL4RPep-l-KLA 융합 펩타이 드를 처리한 마우스군 및 IL4RPep— 1-KLA 융합 펩타이드와 파크리탁샐 (PTX)를 병용 처리한 마우스군에서는 폐와 간에서 암의 전이가 전혀 관찰이 되지 않아 L4R-Pepl- KLA 융합 펩타이드가 우수한 암 전이 억제활성 및 기존 항암약물과 우수한 병용효 과를 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다.
<259> 도 13에 나타낸 바와 같이， 모든 약물의 투여가 종료된 이후 마우스의 종양 조직의 동결절편을 준비하고 각각의 항체로 염색한 후 현미경으로 관찰하였다. 그 결과， IL4RPep-l-KLA 융합 펩타이드를 처리한 마우스군 및 IL4RPep-l— KLA 융합 펩 타이드와 파크리탁셀 (PTX)를 병용 처리한 마우스군에서는 대조군에 비해 N- cadherin의 감소, F4/80(+) 종양관련 마크로파지의 감소， CD80(+) 마크로파지의 증 가, CD8(+) T세포의 증가， 및 CD4(+) T세포의 감소를 확인할수 있었다.
<260>
【산업상 이용가능성】
<261> 본 발명의 융합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물은 종양세 포 및 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage)를 동시에 표적하여 사멸시 키는 효과가 있어 우수한 항암효과 및 암 전이 억제효과를 나타내며， 기존 항암약 물과 병용투여 기존 항암효과의 부작용을 감소시키면서 항암 및 암전이 억제효과를 나타내어 산업상 이용가능성이 매우높다.
<262>
<263>

Claims

【청구의 범위】
【청구항 11
서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4UL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptot ic pept ide)가 결합된 융 합 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 항암 및 암 전이 억제용 약학적 조성물.
【청구항 2]
제 1항에 있어서， 상기 조성물은 암세포 및 종양관련 대식세포 (tumor associated macrophage)를 동시에 표적하는 것을특징으로 하는 약학적 조성물.
【청구항 3】
제 1항에 있어서， 상기 융합 펩타이드는 링커를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
【청구항 4]
제 1항에 았어서， 상기 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptot ic pept ide)는 서 열번호 2의 아미노산서열을 갖는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
[청구항 5】
계 1항에 있어서， 상기 암은 IL-4 수용체가 과발현되는 암인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
【청구항 6】
제 5항에 있어서, 상기 IL-4 수용체가 과별현되는 암은 폐암， 뇌종양, 유방 암， 간암， 피부암, 식도암， 고환암， 신장암， 대장암， 직장암， 위암， 신장암, 방광 암， 난소암， 담관암， 담낭암， 자궁암， 자궁경부암， 전립선암， 두경부암， 췌장암 및 편평상피세포암으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
【청구항 7】
제 1항에 있어서， 상기 조성물은 항암 약물과 병용하여 투여되는 것을 특징으 로 하는 약학적 조성물.
【청구항 8】
제 7항에 있어서， 상기 항암 약물은 독소루비신， 파클리탁셀, 빈크리스틴, 다 우노루비신 (daunorubicin), 빈블라스틴 (vinblast ine) , 액티노마이신-
D(actinomycin-D), 도세탁셀， 에토포사이드 (etoposide)， 테니포사이드 (teniposide), 비산트렌 (bisantrene) , J: ¾ ( homohar r i ngt on i ne ) , 글리백 (Gleevec; STI-571), 시스플라틴 5-플로오로우라실, 아드리아마이신, 메토트렉세 이트， 부설판 (busulfan), 클로람부실 (chlorambuci 1)， 시클로포스파미드 (cyclophosphamide), 멜팔란 (melphalan) , 니트로겐 무스타드 (nitrogen mustard) 및 니트로소우레아 (nitrosourea)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
【청구항 91
서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 인터루킨 -4UL— 4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸유도 펩타이드 (pro-apoptotic peptide)가 결합된 융 합 펩타이드를 필요로 하는 개체에 유효량으로 투여하여 암을 치료하거나 암 전이 를 억제하는 방법 .
【청구항 10】
항암 및 암 전이 억제용 약제 제조의 용도를 위한 서열번호 1의 아미노산 서 열을 갖는 인터루킨 -4GL-4) 수용체를 특이적으로 표적하는 펩타이드 및 세포사멸 유도 펩타이드 (pro-apoptotic peptide)가 결합된 융합 펩타이드.
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