WO2023048529A1 - Aav2-f11 단백질을 유효성분으로 포함하는 녹내장 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

Aav2-f11 단백질을 유효성분으로 포함하는 녹내장 예방 또는 치료용 조성물 Download PDF

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박기랑
이현승
최준섭
차세호
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(주) 씨드모젠
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • C07K14/005—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from viruses

Definitions

  • the present invention relates to a composition for preventing or treating glaucoma comprising, as an active ingredient, an F11 protein loaded in an adeno-associated virus 2 (AAV2) vector.
  • AAV2 adeno-associated virus 2
  • Glaucoma is a disease that causes blindness by degeneration of retinal ganglion cells and optic nerve, and an increase in intraocular pressure occurs because the discharge of the aqueous humor is not smooth.
  • Glaucoma is a disease in which retinal ganglion cells degenerate by applying pressure to the retina and optic disc due to increased intraocular pressure, and is one of the three major retinal diseases along with diabetic retinopathy and macular degeneration.
  • Glaucoma is caused by intraocular pressure, and glaucoma caused by intraocular pressure (more than 21 mmHg) is divided into open angle glaucoma and closed angle glaucoma. I have normal tension glaucoma.
  • Glaucoma is characterized by reduction and loss of peripheral vision, and only central vision remains as it progresses.
  • Glaucoma is a virtually incurable disease when vision is lost, and prevention is the top priority, and control of intraocular pressure is one of the important treatment methods.
  • Alpha-adrenergic agonists, beta blockers, carbonic anhyrase inhibitors, prostaglandin, and Rho kinase inhibitors are used as eye drops to lower intraocular pressure. . All of these treatments, most of which are eye drops, must be administered once or twice daily. Accordingly, there is a demand for the development of a treatment method for resolving the inconvenience of daily administration and the side effects of long-term eye drops for the treatment of glaucoma.
  • the present invention is intended to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating glaucoma containing a recombinant expression vector containing the F11 gene as an active ingredient.
  • the present invention is a recombinant expression vector containing the F11 gene, which contains an adeno-associated virus 2 (AAV2)-based recombinant viral expression vector as an active ingredient for preventing or treating glaucoma. It provides a pharmaceutical composition for use.
  • AAV2 adeno-associated virus 2
  • the present invention relates to a composition for preventing or treating glaucoma comprising AAV2-F11 protein as an active ingredient, and the present inventors provide a treatment method for resolving the inconvenience of daily administration and side effects of long-term eye drops for the treatment of glaucoma.
  • AAV2 AAV2-F11 protein
  • the therapeutic protein to be expressed in vivo was F11 protein
  • AAV2-F11 was developed using AAV2 as an expression system.
  • the protective effect of ganglion cells was confirmed. Accordingly, the present invention can treat glaucoma by a single administration of daily eye drop treatment, and can provide a new glaucoma treatment method to patients.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the vector of AAV2-F11 and the result of confirming the expression of F11 in cells.
  • Figure 2 is a graph showing the result of the intraocular pressure lowered by the administration of AAV2-F11 in the ocular hypertension model induced by dexamethasone.
  • Figure 3 is a photomicrograph confirming the change of the trabecular meshwork (trabecular meshwork) in the ocular hypertension glaucoma model by H&E staining.
  • Figure 4 is a fluorescence micrograph showing an increase in the cytoskeleton and extra-cellular matrix and a decrease with AAV2-F11 treatment administration in the ocular hypertension glaucoma model, A is alpha smooth muscle actin. , B is a photograph of fibronectin cotton staining.
  • Figure 5 is the result of observing the degeneration and protective effect of retinal neurons in the mouse ocular hypertension glaucoma model by TUNEL staining.
  • FIG. 6 is a result of immunostaining of the retina with a retinal neural sperm cell marker (Neu N) to confirm the reduction and protection of retinal ganglion cells in a mouse ocular hypertension glaucoma model.
  • a retinal neural sperm cell marker Ne N
  • the inventors of the present invention developed a treatment for glaucoma with an emphasis on the control of intraocular pressure, which is the cause of glaucoma.
  • the cause was to lower intraocular pressure.
  • Aqueous humor is produced in the epithelial cells of the ciliary body, and is discharged into the trabecular meshwork between the cornea and the iris.
  • the increase in intraocular pressure which is the cause of glaucoma, occurs because the aqueous humor is not properly discharged, and this cause may appear due to a problem with the fiber spigot through which the aqueous humor is discharged. Therefore, by regulating the fiber cells of the trabecular meshwork, it is possible to regulate the intraocular pressure by promoting the discharge of aqueous humor.
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating glaucoma containing a recombinant expression vector containing the F11 gene as an active ingredient.
  • the F11 gene may consist of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.
  • the F11 protein was used as the therapeutic gene of the present invention, and F11 is a vaccinia virus protein that helps secrete viral molecules to the outside of the cell when the infected virus self-replicates and secretes to the outside of the cell. It is known that the extracellular secretion of F11 viral molecules is achieved by suppressing changes in the cytoskeleton by inhibiting the Rho A activation mechanism. Accordingly, the present invention attempted to develop a therapeutic agent for the treatment of glaucoma by utilizing the Rho A inhibitory mechanism of F11.
  • expression vector refers to a plasmid, viral vector or other medium known in the art capable of expressing an inserted nucleic acid in a host cell.
  • Polynucleotides encoding the F11 proteins of the invention may be operably linked.
  • the expression vector is generally operably linked to an origin of replication capable of proliferating in a host cell, one or more expression control sequences (eg, promoter, enhancer, etc.) for controlling expression, a selective marker, and an expression control sequence.
  • polynucleotides encoding the F11 proteins of the invention are examples of the expression control sequences for controlling expression, a selective marker, and an expression control sequence.
  • Vectors used in the present invention include linear DNA expressed in human or animal cells, plasmid vectors, vectors including viral expression vectors, recombinant retrovirus vectors, recombinant adenovirus vectors, and recombinant adenovirus vectors. It may be a recombinant viral expression vector including a recombinant adeno-associated virus (rAAV) vector, a recombinant herpes simplex virus vector or a recombinant lentivirus vector, more preferably , The recombinant viral expression vector may be adeno-associated virus 2 (rAAV2), but is not limited thereto.
  • rAAV2 adeno-associated virus 2
  • the pharmaceutical composition of the present invention can be prepared using pharmaceutically suitable and physiologically acceptable adjuvants in addition to the active ingredients, and the adjuvants include excipients, disintegrants, sweeteners, binders, coating agents, swelling agents, lubricants, and glidants. Alternatively, a solubilizer such as a flavoring agent may be used.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may be preferably formulated as a pharmaceutical composition by including one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the active ingredient for administration.
  • acceptable pharmaceutical carriers are sterile and biocompatible, and include saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, albumin injection solution, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol and One or more of these components may be mixed and used, and other conventional additives such as antioxidants, buffers, and bacteriostatic agents may be added if necessary.
  • diluents, dispersants, surfactants, binders, and lubricants may be additionally added to prepare formulations for injections such as aqueous solutions, suspensions, and emulsions, pills, capsules, granules, or tablets.
  • the pharmaceutical formulation form of the pharmaceutical composition of the present invention may be granules, powders, coated tablets, tablets, capsules, suppositories, syrups, juices, suspensions, emulsions, drops or injectable solutions, and sustained-release preparations of active compounds.
  • the pharmaceutical composition of the present invention can be administered in a conventional manner via intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intraperitoneal, intrasternal, transdermal, intranasal, inhalational, topical, rectal, oral, intraocular or intradermal routes.
  • An effective amount of the active ingredient of the pharmaceutical composition of the present invention means an amount required for preventing or treating a disease.
  • the type of disease, the severity of the disease, the type and amount of the active ingredient and other ingredients contained in the composition, the type of formulation and the patient's age, weight, general health condition, sex and diet, administration time, administration route and composition It can be controlled by various factors including secretion rate, duration of treatment, and drugs used concurrently.
  • the composition of the present invention when administered once to several times, in the case of a compound can be administered at a dose of 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 13 vg/person can be administered at a dose of 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 13 vg/person.
  • the vector was designed with reference to NCBI's NC_006998.1.
  • FIG. 1 A schematic diagram of the therapeutic gene used in the present invention is shown in FIG. 1, and type 2 was used as the adeno-associated virus serotype for expressing the therapeutic gene in the present invention.
  • pAAV2-F11 the pAAV-F.IX cis plasmid containing the CMV promoter, SV40 polyadenylation signal and two ITRs was used, and the total number of nucleotides of the F11 protein is 1,047 bp (SEQ ID NO: 1).
  • AAV rep-cap plasmid DNA pAAV-R2C2 plasmid, Stratagene Co., USA
  • pHelper plasmid adeno A viral helper plasmid, Stratagene Co., USA
  • HEK293 human embryonic kidney 293; ATCC CRL-1573
  • pAAV-F11, pAAV-R2C2, and pHelper all three types of plasmid DNAs
  • HeLa cells were used, and HeLa cells were supplemented with 10% FBS (Cat# S001-01, WELGENE, Korea) and 1% antibiotics (Cat# LS202-02, WELGENE, Korea). It was cultured in DMEM (Cat# LM001-05, WELGENE, Korea) medium.
  • a real-time polymerase amplification reaction (Real-time PCR) was performed to confirm the product produced by the introduction of the AAV2-F11 viral vector.
  • 293T cells were dispensed in a number of 4.0 ⁇ 10 5 into a 6-well plate, and each virus was introduced at 500 moi.
  • DNase I cat# 18068015, Thermofisher, USA
  • Reverse Transcription Master Premix Cat# EBT-1512, ELPISBIOTECH, Korea
  • real-time polymerase amplification was carried out using Real-Time PCR 2x Master Mix (cat# EBT-1802, ELPISBIOTECH, Korea) proceeded using The reaction was carried out by repeating 95 °C, 3 minutes reaction, 95 °C, 10 seconds, 60 °C, 20 seconds 40 times. After the reaction was completed, the resulting product was confirmed through agarose gel electrophoresis.
  • Primer sets used in the reaction are as follows.
  • An intraocular pressure glaucoma animal model for observing the therapeutic effect of AAV2-F11 prepared in Example 1 was prepared as follows.
  • TonoVet (Reichert Inc., USA) was used to measure intraocular pressure. did
  • the therapeutic agent AAV2-F11 (1 ⁇ 10 9 vg/ml, 10ul) was administered by intracameral injection into the anterior chamber, and after administration, intraocular pressure was continuously measured.
  • the intraocular pressure increased by dexamethasone decreased after administration of AAV2-F11, and it was confirmed that the reduced intraocular pressure was maintained even one month after administration (FIG. 2).
  • the frozen cut slides were fixed in 4% paraformaldehyde for 30 minutes, washed with PBS, and then stained with Hematoxylin and Eosin to observe changes in TM tissue (FIG. 3). Additionally, immunostaining was performed for alpha smooth muscle actin (alpha-SMA, anti-alpha SMA, ab7817, Abcam) and fibronectin (anti-fibronectin, ab2413, Abcam) to detect changes in TM organization. Observed.
  • FIG. 3 it was confirmed by administration of the AAV2-F11 therapeutic vector. It was confirmed that the TM tissue was contracted in the dexamethasone-induced ocular hypertension model, and was expanded by the administration of AAV2-F11, and it was confirmed that there was no difference from normal.
  • FIGS. 4A and 4B The cytoskeletal and extracellular matrix immunostaining is shown in FIGS. 4A and 4B.
  • ocular hypertension model induced by dexamethasone alpha smooth muscle actin and fibronectin were increased in TM tissues, but AAV2- It was confirmed that it decreased in the ocular tissue to which F11 was administered.
  • Sham was used for ocular hypertension glaucoma animals administered only with dexamethasone
  • GFP was administered with AAV2-GFP as a control group in dexamethasone-induced intraocular hypertension animal models
  • AAV2-F11 was administered as a control group in dexamethasone-induced intraocular hypertension animal models.
  • One group was designated as F11.
  • TUNEL-positive cells the degeneration of membrane neurons (TUNEL-positive cells) and the number of ganglion cells in the retina were reduced, whereas in the retina administered with AAV2-F11, TUNEL-positive cells were at normal levels. , and showed the same number of Neu N-positive cells as normal (Figs. 5 and 6).
  • AAV2-F11 In order to confirm the intracellular action of AAV2-F11, a gene therapy for the treatment of glaucoma, a cytoskeletal change test was performed using HeLa cells.
  • HeLa cells were cultured in DMEM (Cat# LM001-05, WELGENE, Korea) medium supplemented with 10% FBS (Cat# S001-01, WELGENE, Korea) and 1% antibiotics (Cat# LS202-02, WELGENE, Korea) It became. Phalloidin staining was performed to confirm changes in actin stress fibers caused by introduction of the AAV2-F11 viral vector. HeLa cells were seeded into 6 well plates by the number of 8.0E+04, and each virus was introduced at 500 moi. After 72 hours, washing was performed once using PBS, and fixation was performed with 3.7% formaldehyde for 5 minutes. After washing, the mixture was reacted with 0.2% Triton X-100 solution for 5 minutes, and washing was performed. After reacting with Phalloidin-Tetramethylrhodamine B isothiocyanate (Cat# P1951, Sigma, USA) for 40 minutes, washing was performed and the results were analyzed using a fluorescence microscope.
  • Phalloidin staining was

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Abstract

본 발명은 AAV2-F11 단백질을 유효성분으로 포함하는 녹내장 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로서, 본 발명자들은 녹내장 치료를 위하여 매일 투여하는 불편한 점과 장기간 점안으로 인한 눈의 부작용을 해소하기 위한 치료방법을 개발하기 위하여, AAV2를 이용한 녹내장 치료제 연구를 진행하였고, 그 결과, 단회 투여로 녹내장을 치료할 수 있는 유전자 치료제를 개발하였다. 생체내 발현될 치료 단백질은 F11 단백질을 이용하였고, 발현 시스템으로 AAV2를 사용하여 AAV2-F11를 개발하였고, 개발된 AAV2-F11은 스테로이드로 유도된 고안압 녹내장 모델에서 안압하강 효과를 나타내었으며, 망막 신경절세포의 보호효과를 확인하였다. 이에, 본 발명은 매일 점안하여 치료하는 녹내장 치료를 단회 투여에 의하여 치료가 가능하며, 새로운 녹내장 치료방법을 환자에게 제공할 수 있다.

Description

AAV2-F11 단백질을 유효성분으로 포함하는 녹내장 예방 또는 치료용 조성물
본 발명은 아데노 관련 바이러스 2(adeno-associated virus 2; AAV2) 벡터에 탑재된 F11 단백질을 유효성분으로 포함하는 녹내장 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
녹내장은 망막신경절세포 및 시신경을 퇴화시켜 실명을 유발하는 질환으로, 안압의 상승은 안방수의 배출이 원활하지 않아 발생한다. 녹내장은 안압이 상승하여 망막 및 시신경 유두에 압력을 가하여, 망막신경절세포가 퇴화되는 질환으로, 당뇨망막병증 및 황반변성과 함께 망막 질환 중 주요 3대 질환의 하나이다. 녹내장은 안압이 원인이며, 고안압(21 mmHg 이상)으로 인한 녹내장은 개방각(Open angle glaucoma) 녹내장과 폐쇄각(closed angle glaucoma) 녹내장으로 나뉘고, 안압이 정상 범위에 있지만 녹내장 증상을 동반하는 정상안압(Normal tension glaucoma) 녹내장이 있다.
녹내장의 발병인자로는 노화, 스테로이드 의약품의 장기간 사용, 당뇨, 심장질환, 고혈압 등 다양한 요인이 있으며, 증상으로는 두통 또는 구토가 있고, 시야 및 시력의 감소 외에 환자가 느끼는 증상은 없다. 급성 녹내장의 경우 눈의 통증이 동반한다. 진단으로는 안압측정기를 이용한 안압확인과 시야 검사 및 동공의 크기를 확인하고, 시신경유두의 함몰 확인에 의한 검사가 있다. 녹내장은 주변시야 (Peripheral vision)가 줄어들며 소실되는 특징을 보이며, 진행될수록 중심시야만 남는다.
현재 녹내장의 치료는 안압을 낮추는 치료제가 대부분이고, 외과적 수술로 안압을 낮추는 수술이 이루어지고 있다. 녹내장은 시력이 손실되면 사실상 치료가 불가능한 질환으로 예방이 최우선이며, 안압의 조절이 중요한 치료방법 중의 하나이다. 안압을 낮추는 치료제는 알파유도체(alpha-adrenergic agonists), 베타차단제(Beta blockers), 탄산탈수효소억제제(Carbonic anhyrase inhibitor), 프로스타글란딘 제제(Prostaglandin), Rho 키나제 억제제(Rho kinase inhibitor)가 점안제로 사용되고 있다. 이러한 치료제들은 모두 대부분 점안제로 하루에 한번에서 두 번 점안 투여를 해야 한다. 이에, 녹내장 치료를 위하여 매일 투여하는 불편한 점과 장기간 점안으로 인한 눈의 부작용을 해소하기 위한 치료방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 F11 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터를 유효성분으로 함유하는 녹내장 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공하고자 한다.
상기 과제의 해결을 위해, 본 발명은 F11 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로, 아데노 관련 바이러스 2(adeno-associated virus 2; AAV2) 기반의 재조합 바이러스성 발현벡터를 유효성분으로 함유하는 녹내장 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다.
본 발명은 AAV2-F11 단백질을 유효성분으로 포함하는 녹내장 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로서, 본 발명자들은 녹내장 치료를 위하여 매일 투여하는 불편한 점과 장기간 점안으로 인한 눈의 부작용을 해소하기 위한 치료방법을 개발하기 위하여, AAV2를 이용한 녹내장 치료제 연구를 진행하였고, 그 결과, 단회 투여로 녹내장을 치료할 수 있는 유전자 치료제를 개발하였다. 생체내 발현될 치료 단백질은 F11 단백질을 이용하였고, 발현 시스템으로 AAV2를 사용하여 AAV2-F11를 개발하였고, 개발된 AAV2-F11은 스테로이드로 유도된 고안압 녹내장 모델에서 안압하강 효과를 나타내었으며, 망막 신경절세포의 보호효과를 확인하였다. 이에, 본 발명은 매일 점안하여 치료하는 녹내장 치료를 단회 투여에 의하여 치료가 가능하며, 새로운 녹내장 치료방법을 환자에게 제공할 수 있다.
도 1은 AAV2-F11의 벡터 모식도와 세포에서 F11의 발현을 확인한 결과이다.
도 2는 덱사메타손으로 유도된 고안압 모델에서 AAV2-F11의 투여에 의하여 안압이 하강된 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 고안압 녹내장 모델에서 섬유주망대(trabecular meshwork)의 변화를 H&E 염색으로 확인한 현미경 사진이다.
도 4는 고안압 녹내장 모델에서 세포 골격과 세포외기질(extra-cellular matrix)의 증가 및 AAV2-F11 치료제 투여로 감소를 관찰한 형광현미경 사진으로, A는 알파 평활근 액틴(alpha smooth muscle actin)이며, B는 피브로넥틴(fibronectin) 면염염색 사진이다.
도 5는 마우스 고안압 녹내장 모델에서 망막신경세포의 퇴화와 보호효과를 TUNEL염색으로 관찰한 결과이다.
도 6는 마우스 고안압 녹내장 모델에서 망막신경절세포의 감소와 보호를 확인하기 위하여 망막신경정세포 마커(Neu N)로 망막을 면역염색한 결과이다.
도 7은 AAV2-F11이 처리된 세포에서 세포골격 단백질(F-actin)의 변화를 팔로이딘(phalloidin)으로 염색한 결과이다.
이에, 본 발명자들은 녹내장 치료를 위하여, 녹내장의 원인인 안압의 조절에 중점을 두고 개발을 진행했으며, 안압의 조절 방법 중 안방수(Aqueous humor)의 배출을 촉진시킬 수 있는 유전자를 발현시켜 녹내장의 원인인 안압을 낮추고자 하였다.
안방수(Aqueous humor)는 모양체(Ciliary body)의 상피세포에서 생성되고, 배출은 각막과 홍채 사이의 섬유주망대(Trabecular meshwork)로 배출된다. 녹내장의 원인이 되는 안압의 상승은 안방수의 배출이 제대로 이루어지지 않아 발생하며, 이러한 원인은 방수가 배출되는 섬유주망대에 문제가 발생하여 나타날 수 있다. 따라서 섬유주망대의 섬유세포를 조절함으로써 방수의 배출을 촉진하여 안압을 조절할 수 있다.
본 발명은 F11 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터를 유효성분으로 함유하는 녹내장 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다.
바람직하게는, 상기 F11 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기서열로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 치료유전자로는 F11 단백질을 사용하였으며, F11은 vaccinia virus의 단백질로 감염된 바이러스가 스스로 복제하여 세포외로 분비될 때, 바이러스 분자를 세포 외로 분비되는 것을 도와주는 단백질이다. F11의 바이러스 분자 세포외 분비 작용은 Rho A 활성 기전을 억제하여 세포 골격의 변화를 억제하여 이루어진다고 알려져 있다. 이에 본 발명은 F11의 Rho A억제 기전을 활용하여 녹내장 치료를 위한 치료제를 개발하고자 하였다.
본 발명에서 있어서, “발현벡터”는 숙주 세포 내에서 삽입된 핵산을 발현할 수 있는 당 분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 벡터 또는 기타 매개체를 의미하는 것으로서, 당업계에 공지된 통상의 발현벡터에 본 발명의 F11 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드가 작동가능하게 연결된 것일 수 있다. 상기 발현벡터는 일반적으로 숙주세포에서 증식할 수 있는 복제원점, 발현을 조절하는 하나 이상의 발현 조절 서열(예. 프로모터, 인핸서 등), 선별 마커(selective marker) 및 발현 조절 서열과 작동가능하게 연결된 본 발명의 F11 단백질을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 벡터는 인체 또는 동물세포에서 발현되는 선형 DNA, 플라스미드 벡터, 바이러스성 발현벡터를 포함하는 벡터, 또는 재조합 레트로바이러스(recombinant retrovirus) 벡터, 재조합 아데노 바이러스(recombinant adenovirus) 벡터, 재조합 아데노 관련 바이러스(recombinant adeno-associated virus, rAAV) 벡터, 재조합 헤르페스 심플렉스 바이러스(recombinant herpes simplex virus) 벡터 또는 재조합 렌티바이러스(recombinant lentivirus) 벡터를 포함하는 재조합 바이러스성 발현벡터일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 재조합 바이러스성 발현벡터는 아데노 관련 바이러스 2(recombinant adeno-associated virus 2; rAAV2)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 약학조성물은 유효 성분 이외에 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등의 가용화제를 사용할 수 있다. 본 발명의 약학조성물은 투여를 위해서 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1 종 이상 포함하여 약학 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다.
본 발명의 약학조성물의 약제 제제 형태는 과립제, 산제, 피복정, 정제, 캡슐제, 좌제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 및 활성 화합물의 서방출형 제제 등이 될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 투여할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물의 유효성분의 유효량은 질환의 예방 또는 치료 요구되는 양을 의미한다. 따라서, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효 성분 및 다른 성분의 종류 및 함량, 제형의 종류 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예컨대, 성인의 경우, 1회 내지 수회 투여시, 본 발명의 조성물은 1회 내지 수회 투여시, 화합물일 경우 1×105 ~ 1×1013 vg/person 용량으로 투여할 수 있다.
이하에서는, 본 발명을 한정하지 않는 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명의 하기 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
<실시예 1> AAV2-F11의 제작
F11 단백질의 유전자 정보는 NCBI의 NC_006998.1을 참고하여 벡터에 탑재를 디자인하였다.
본 발명에서 사용된 치료유전자의 모식도는 도 1에 나타내었고, 본 발명에서 치료유전자를 발현시키기 위한 아데노 관련 바이러스 혈청형은 type 2를 이용하였다.
pAAV2-F11을 제작하기 위해 CMV 프로모터, SV40 폴리아데닐화 시그널 및 두개의 ITR를 함유하는 pAAV-F.IX cis 플라스미드를 이용하였고, F11 단백질의 뉴클레오티드 총 1,047bp이다(서열번호 1).
유전자 치료에 이용되는 재조합 AAV2-F11 벡터를 제작하기 위해서는 상기 제작된 pAAV-F11 이외에 AAV rep 부분과 cap 부분을 발현시키는 AAV rep-cap 플라스미드 DNA(pAAV-R2C2 플라스미드, Stratagene Co., USA)와 아데노바이러스 헬퍼 플라스미드(pHelper 플라스미드, StratageneCo., USA)가 필요하다. 상기 세 가지 종류의 플라스미드 DNA(pAAV-F11, pAAV-R2C2 및 pHelper)를 HEK293(human embryonic kidney 293; ATCC CRL-1573) 세포에 모두 형질감염한 다음, 72시간 배양한 후, HEK293 세포를 모아서 초음파 파쇄하고, 재조합 AAV(recombinant AAV, rAAV) 입자를 CsCl 밀도구배 원심분리하여, AAV2-F11 벡터를 수득하였다.
<실시예 2> AAV2-F11의 in vitro 발현 시험
F11 단백질의 발현을 확인하기 위하여, HeLa 세포를 이용하였고, HeLa 세포는 10% FBS(Cat# S001-01, WELGENE, Korea)와 1% antibiotics(Cat# LS202-02, WELGENE, Korea)가 첨가된 DMEM(Cat# LM001-05, WELGENE, Korea) 배지에서 배양되었다. AAV2-F11 바이러스 벡터의 도입에 의한 생성 산물을 확인하기 위해 실시간 중합효소 증폭 반응(Real-time PCR)을 진행하였다. 실시간 중합효소 증폭 반응을 위해 293T 세포를 4.0×105의 수만큼 6 well plate에 분주하고, 각 바이러스는 500 moi로 도입시켰다. 48 시간이 지난 후, TRIzol(Cat# 15596026, Thermofisher, USA) 시약을 이용하여 전체 RNA를 추출하였다. AAV2 유전체에 의한 비특이적 증폭을 억제하기 위해 DNase I(cat#18068015, Thermofisher, USA)을 처리하였다. Reverse Transcription Master Premix(Cat# EBT-1512, ELPISBIOTECH, Korea)를 사용하여 mRNA에 상보적인 cDNA를 합성하고 실시간 중합효소 증폭 반응은 Real-Time PCR 2x Master Mix(cat# EBT-1802, ELPISBIOTECH, Korea)를 이용하여 진행하였다. 반응은 95℃, 3분 반응 후 95℃, 10초, 60℃, 20초를 40회 반복하여 진행하였다. 반응이 종료 후, 생성 산물을 아가로즈 겔 전기영동을 통해 확인하였다. 반응에 사용된 프라이머 세트는 다음과 같다.
F11 (Vaccinia virus) 프라이머 (Size: 232 bp)
F-GGGGTTTCAGGGCTTTACAT, R-ATAGAATGCGAGCAGCGATT
β-actin (Human) 프라이머 (Size: 106 bp)
F-TGAAGATCAAGATCATTGCTC, R-TGCTTGCTGATCCACATCTG
AAV2-F11을 293T 세포에 감염 및 형질전달(transduction) 후에 치료유전자가 발현된 것을 실시간 중합효소 반응을 이용하여 F11 유전자 발현을 확인하였다(도 1).
<실시예 3> 고안압 녹내장 모델에서 안압 하강 관찰
실시예 1에서 제작한 AAV2-F11의 치료 효과를 관찰하기 위한 고안압 녹내장 동물 모델은 다음과 같이 제작하였다.
마우스(C57BL, 6-7 주령)에 덱사메타손(Dexamethasone)을 10 mg/ml 농도로 매일 하루 두 번 3주 동안 점안하여 고안압을 유도하였고, 안압의 측정은 TonoVet (Reichert Inc., USA)을 사용하였다.
고안압 유도 후, 치료제 AAV2-F11(1×109 vg/ml, 10ul)는 안구 전방(anterior chamber)에 주사(Intracameral injection)하여 투여하였고, 투여 후, 지속적으로 안압을 측정하였다. 덱사메타손에 의하여 높아진 안압은 AAV2-F11의 투여 후, 하강하였으며, 낮아진 안압은 투여 후 1달에도 유지되는 것을 확인하였다 (도 2).
<실시예 4> AAV2-F11에 의한 TM의 조직 변화
고안압에 의한 안구 조직의 변화를 관찰하기 위하여 고안압이 유도된 마우스의 안구를 냉동 고정하고, 냉동 절삭하여 슬라이드를 제작하였다.
냉동 절삭된 슬라이드는 4% 파라포름알데하이드에 30분 고정하였고, PBS로 세척한 다음 헤마톡실린(Hematoxylin)과 에오신(Eosin) 염색을 실시하여, TM 조직의 변화를 관찰하였다(도 3). 추가로, 알파 평활근 액틴(Alpha smooth muscle actin; alpha-SMA, anti-alpha SMA, ab7817, Abcam)과 피브로넥틴(Fibronectin; anti-fibronectin, ab2413, Abcam)에 대한 면역 염색을 실시하여 TM 조직의 변화를 관찰하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, AAV2-F11 치료제 벡터의 투여에 의하여 확인하였다. TM 조직은 덱사메타손으로 유도된 고안압 모델에서 수축된 것을 확인할 수 있었으며, AAV2-F11의 투여에 의하여 확장되고, 정상과 차이가 없음을 확인하였다.
세포골격 및 세포외 기질 면역염색은 도 4A 및 도 4B에 나타내었으며, 덱사메타손에 의하여 유도된 고안압 모델에서는 TM 조직에서 알파 평활근 액틴(alpha smooth muscle actin) 및 피브로넥틴(fibronectin)이 증가하였으나, AAV2-F11이 투여된 안구 조직에서는 감소한 것을 확인하였다. 덱사메타손만 투여된 고안압 녹내장 동물은 Sham으로, 덱사메타손으로 유도된 고안압 동물모델에서 대조군인 AAV2-GFP를 투여한 군은 GFP로, 덱사메타손으로 유도된 고안압 동물모델에서 대조군인 AAV2-F11을 투여한 군은 F11로 표시하였다.
<실시예 5> 망막 신경절세포 보호효과 관찰
실시예 3의 방법으로 덱사메타손으로 유도된 고안압 마우스모델에서 망막 신경절 세포의 감소 및 보호효과를 관찰하였다. 동결절편으로 제작된 조직슬라이드에서 망막신경세포의 퇴화는 TUNEL 염색(Kit 12156792910, Roche Diagnostics)을 실시하여 퇴화되는 망막신경세포를 확인하였으며, 망막 신경절 세포의 관찰은 Neu N 항체(anti-Neu N antibody, MAB377, Merck)를 이용하여 면역염색을 진행하여 확인하였다.
그 결과, 덱사메타손에 의하여 유도된 고안압 모델 및 GFP gene control에서는 막신경세포의 퇴화(TUNEL 양성 세포)와 망막의 신경절 세포의 수가 감소한 반면, AAV2-F11이 투여된 망막에서는 TUNEL 양성 세포가 정상 수준으로 줄어들었고, Neu N 양성 세포가 정상과 같은 수를 보였다(도 5 및 도 6).
<실시예 6> AAV2-F11의 세포내 전달에 의한 세포골격 변화
녹내장 치료용 유전자 치료제인 AAV2-F11의 세포내 작용을 확인하기 위하여 HeLa 세포를 이용한 세포골격 변화 시험을 진행하였다.
HeLa 세포는 10% FBS(Cat# S001-01, WELGENE, Korea)와 1% antibiotics (Cat# LS202-02, WELGENE, Korea)가 첨가된 DMEM(Cat# LM001-05, WELGENE, Korea) 배지에서 배양되었다. AAV2-F11 바이러스 벡터 도입에 의한 액틴 스트레스 섬유(actin stress fiber)의 변화를 확인하기 위해 팔로이딘(Phalloidin) 염색을 진행하였다. HeLa 세포를 8.0E+04의 수만큼 6 well plate에 분주하고 각 바이러스는 500 moi로 도입시켰다. 72 시간이 지난 후 PBS를 이용하여 세척을 1회 진행하고 3.7% 포름알데하이드로 5분간 고정을 진행하였다. 세척 후 0.2% Triton X-100 용액에 5분간 반응시키고 세척을 진행하였다. 팔로이딘-테트라메틸로다민 B 이소티오시아네이트(Phalloidin-Tetramethylrhodamine B isothiocyanate; Cat# P1951, Sigma, USA)와 40분간 반응 후 세척을 진행하고 형광현미경을 통해 결과를 분석하였다.
결과는 도 7에 나타내었으며, 혈청의 고갈(starvation)으로 변형된 세포골격 (F-actin)은 AAV2-F11의 투여로 변화가 억제되는 것을 확인하였다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. F11 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터를 유효성분으로 함유하는 녹내장 예방 또는 치료용 약학조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 F11 유전자는 서열번호 1로 표시되는 염기서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 녹내장 예방 또는 치료용 약학조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 재조합 발현벡터는 재조합 바이러스성 발현벡터인 것을 특징으로 하는 녹내장 예방 또는 치료용 약학조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 재조합 바이러스성 발현벡터는 아데노 관련 바이러스 2(adeno-associated virus 2; AAV2)인 것을 특징으로 하는 녹내장 예방 또는 치료용 약학조성물.
PCT/KR2022/014367 2021-09-27 2022-09-26 Aav2-f11 단백질을 유효성분으로 포함하는 녹내장 예방 또는 치료용 조성물 WO2023048529A1 (ko)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190096329A (ko) * 2016-07-05 2019-08-19 유니버시티 오브 매사추세츠 녹내장에서 신경보호 요법으로서 sfasl의 aav2-매개된 유전자 전달
US20190358305A1 (en) * 2018-01-31 2019-11-28 The Provost, Fellows, Scholars And Other Members Of Board Of Trinity College Dublin Aav-based gene therapy for glaucoma

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