WO2024144003A1 - 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물 - Google Patents

뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물 Download PDF

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Definitions

  • the purpose of the present invention is to provide a method of treating facial dysmorphism in mucopolysaccharide storage.
  • composition of the present invention can release the drug over a long period of time.
  • Hyaluronic acid is, for example, 1 mg/ml to 20 mg/ml, 1 mg/ml to 18 mg/ml, 3 mg/ml to 18 mg/ml, 5 mg/ml to 18 mg/ml, 5 mg/ml to 15 mg/ml, 8 mg/ml to 8 mg/ml. It may be included at a concentration of 15mg/ml.
  • Injections may be performed at appropriate intervals and for an appropriate period of time.
  • the interval may be, for example, once to three times a week.
  • the period may be carried out until the facial dysmorphism has improved to the desired level. For example, it may be 1 day to several years, 1 day to 1 year, 1 day to 6 months, 1 month to 6 months, 3 months to 6 months, etc., but is not limited thereto.
  • ERT recombinant human iduronate-2-sulfatase (idursulfase beta, IDS- ⁇ , Hunterase®, Green Cross Corp., Yongin, Korea) was administered intravenously to the IDS-ERT group.
  • IDS- ⁇ treatment is well tolerated in Korean MPS II patients.
  • a dose of IDS- ⁇ (0.5 mg/kg) was injected into the lateral tail vein of MPS II mice once per week.
  • Hyaluronic acid (HA) with a molecular weight of 3,000 kDa was dissolved in a buffer solution at a concentration of 17 mg/mL using a planetary mixer at 1,400 rpm/1,240 rpm for 4 hours. IDS- ⁇ was enriched.
  • Centrifugation was performed at 3,500 rpm for 15 min using a 10 kDa molecular weight cutoff (MWCO) centrifugation filter.
  • the concentration of IDS- ⁇ rose to 16mg/ml, 8 times the existing concentration.
  • a complex drug of IDS- ⁇ and HA at the target concentration was prepared by mixing the concentrated IDS- ⁇ drug solution and the HA solution.
  • the maximum concentration of HA was set at 12 mg/mL considering the viscosity that can be injected with a 29G needle. Viscosity and protein concentration of various complexes were analyzed using rheometer and nanodrop (Table 1 and Figure 1).
  • the composite agent had high HA concentration and viscosity, and IDS- ⁇ concentration did not affect the viscosity of the composite agent.
  • the release rate of IDS- ⁇ from the combination drug can be controlled by HA concentration. Higher HA concentrations resulted in a prolonged release profile for IDS- ⁇ , indicating a better effect on the sustained release profile.
  • the 50% release time of IDS- ⁇ from the combination drug containing 12 mg/mL HA was twice that of the 5 mg/mL HA combination drug. Therefore, in this study, the maximum concentration of HA (12 mg/mL) with an injectable viscosity using a 29G needle was selected as the therapeutic complex concentration for facial subcutaneous injection.
  • the mouse was manually restrained with the non-dominant hand by grasping loose skin over the shoulder and behind the ear. Afterwards, 70% alcohol was applied to a gauze sponge or cotton swab and wiped around both cheeks. In order to inject while avoiding the blood vessels and nerve structures on the mouse's face, the central area under both cheeks was targeted (Figure 3).
  • the standard procedure for submandibular blood sampling in mice in the IACUC standard procedure was used as follows ( Figure 3). A blood sample can be collected by puncturing the point where these two lines intersect. Therefore, a hole was drilled in front of the area indicated by the arrow.
  • the mouse was placed in a restraint device.
  • the mouse tail was wiped with a gauze sponge or cotton swab dipped in 70% alcohol.
  • the needle was inserted parallel to the tail vein penetrating 2-4 mm into the lumen, keeping the bevel of the needle upward.
  • the solution was then slowly injected. After administration, the injection site was pressed to prevent reflux of solution and/or blood.
  • Tissue extracts were prepared by homogenizing tissues in phosphate-buffered saline (PBS) using a tissue homogenizer. The homogenate was centrifuged at 20,000 xg for 30 minutes and the supernatant was collected. Total protein concentration (mg/ml) was analyzed using the bicinchoninic acid (BCA) assay (Pierce, Rockford, IL, USA). GAG levels in tissue extracts were adjusted for protein concentration determined using the BCA assay and expressed as ⁇ g GAG per mg of protein.
  • BCA bicinchoninic acid
  • Tissue sections (4 ⁇ m thick) were stained with hematoxylin and eosin (H&E) and Alcian blue (AB) with periodic acid and Schiff solution (PAS) staining using the AB PAS Stain Kit (#ab245876; Abcam). did. H&E staining of sections was performed according to standard protocols. Images of each section were captured with a magnifying digital camera using an Upright Microscope (DP80, Olympus, Japan) and saved as JPEG files. The image analysis tool was Image-Pro software (Media cybernetics, USA). Afterwards, epidermal thickness ( ⁇ m), dermal thickness ( ⁇ m), wrinkle depth ( ⁇ m), and AB PAS positive area (%) were evaluated.
  • H&E staining of sections was performed according to standard protocols. Images of each section were captured with a magnifying digital camera using an Upright Microscope (DP80, Olympus, Japan) and saved as JPEG files. The image analysis tool was Image-Pro software (Media cybernetics, USA).
  • the depth drawn vertically from the nose to the projection plane including the front of the ears was defined as facial depth.
  • the distance from the nose to the front of the right ear was defined as the right facial distance, and the left side was defined as the left facial distance ( Fig. 4A and B ).
  • the volume from the nose to the beginning of both ears was defined as facial volume and measured (Figure 4C).
  • the distance between the eyes was measured by drawing a straight line between both eyes in the top view and then measuring the perimeter of the curve along the face (Figure 4D).
  • the part of the nose and mouth that protrudes from the face of some animals is called the snout, and the border in front of the eyes is the border.
  • the length of the snout was measured by 3D scanning (Figure 4E and F). Muzzle length was measured from 0.05 inches below the eyes to the tip of the nose ( Figure 4E).
  • the injection interval of IDS- ⁇ for facial SC and IV injections was determined based on previous pharmacokinetic studies to prevent drug toxicity. Injection intervals for facial SC and IV injections were biweekly and weekly, respectively. To prevent death due to maximum dose toxicity of IDS- ⁇ , the interval between IV and SC injections was at least 72 hours.
  • Descriptive statistics were expressed as median (minimum, maximum) for continuous variables and number (%) for categorical variables.
  • the correlation between s-GAG or dermal thickness and facial volume was presented as a correlation coefficient, and since each analysis result was normal in the entire SC-treated group and the entire SC- and -IV- treated group, the corresponding correlation analysis was performed using Pearson's correlation analysis. Presented as p-value. Normality was tested using the Shapiro-Wilk test. A two-sided p-value ⁇ 0.05 was considered significant.
  • SAS version 9.4 or higher, Enterprise BI Server, SAS Institute Inc., Cary, NC. USA
  • R version 4.2.0
  • MPS II mice had rough facial features and enlarged tongues. At necropsy, MPS II mice underwent biopsies of facial subcutaneous tissue. Light microscopy showed marked cytoplasmic enlargement with abundant intracytoplasmic clear vacuoles and accumulation of pale, fine granular material. This storage material was identified as dermal mucopolysaccharide by AB PAS staining (Figure 9). These cells contain PAS-positive storage material.
  • Figure 10 is a photograph of a 30.67g MPS II mouse and a 30.70g WT mouse taken at the same age. MPS II mice had shorter facial depth and larger snout angle and circumference than WT mice (Fig. 10a, b, c). Additionally, there was coarse hair and partial alopecia all over the body (Figure 10d). The fore and hind paws are more rounded and curled downward in shape than in WT mice ( Figure 10e and f).
  • IV and SC treated. group showed a sharper snout angle than the untreated group.
  • changes in the 3D surface, depth of the face, and changes in the horizontal and vertical directions occurred in the ranges of -0.9 to 0.9, -0.5 to 0.3, -0.8 to 0.7, and -0.8 to 0.8, respectively.
  • the area around the snout showed negative values, while other areas of the face showed positive values.
  • the group that received SC treatment was divided into a group that received only SC treatment (A1, A2, A3, A4) and a group that also received IV treatment (B1, B2, B3, B4).
  • the median weight change (%) was 60.93% (40.24-81.56%) in the group that received only subcutaneous injections and 91.67% (47.31-114.60%) in the group that also received IV treatment (Figure 25, Table 3).

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Abstract

본 발명은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물, 치료 방법에 관한 것으로, 리소좀 효소 및 히알루론산을 포함하는 안면 피하 주사 제형의 조성물을 개체에 안면 피하 주사함으로써, 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형을 효과적으로 개선할 수 있다.

Description

뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물
본 발명은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물에 관한 것이다.
뮤코다당질 축적증은 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycans)의 분해에 필요한 리소좀 효소(lysosomal enzymes)의 결핍으로 발생하는 유전 질환이다. 글리코사미노글리칸이 세포의 리소좀 내에 축적되고 이것이 소변으로 과도하게 배설되면서 점차 육체적, 정신적 퇴행이 진행된다. 증상이 심한 경우 조기에 사망에 이르는 등 다양한 임상 양상을 보인다. 임상형은 어떤 효소가 결핍되느냐에 따라 1형~7형으로 분류한다.
뮤코다당질 축적증은 결핍되는 효소의 종류나 정도에 따라 다양한 증상을 보인다. 뮤코다당질 축적증은, 글리코사미노글리칸에 포함되는 데르마탄황산(dermatan sulfate), 헤파란황산(heparan sulfate), 케라탄황산(keratan sulfate)의 대사에 장애가 생겨 이들이 체내의 각 장기에 축적되어 발생한다. 대부분의 환자는 뮤코다당의 축적으로 인해 심한 지능 장애 및 신체 이상의 소견을 보이며, 심한 경우 일찍 사망한다.
이 질환은 일반적으로 임상적 공통점을 보인다. 만성 진행성, 여러 장기에서의 축적, 장기 비대 현상, 뼈와 얼굴 모양의 이상 등이 대표적인 예이다. 청각 장애, 시각 장애, 호흡기 장애, 심장 기능 장애, 관절 이상 등이 자주 관찰된다. 이 질환은 2형을 제외하고는 모두 상염색체 열성으로 유전된다.
이러한 뮤코다당질 축적증에 대해서는 결핍된 효소를 보충하는 효소보충요법이 치료법으로서 시행되고 있고, 이에 의해 신체 징후 및 증상의 개선 등이 나타난다. 그러나, 이러한 효소보충요법에도 불구하고 환자들은 안면 이형을 계속해서 나타내는 문제가 있다.
본 발명은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 리소좀 효소; 및 히알루론산 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
2. 위 1에 있어서, 리소좀 효소는 알파-L-이듀로니데이즈, 이듀로네이트-2-설파타제, 헤파란 N-설파테이즈, N-아세틸-알파-D-글루코사미니데이즈, 아세틸-CoA:알파-글루코사미나이드-N-아세틸트랜스퍼레이즈, N-아세틸-알파-D-글루코사민-6-설파테이즈, N-아세틸갈락토사민-6 설파테이즈, 베타-갈락토시데이즈, 아릴설파테이즈 B 및 베타-글루쿠로니데이즈로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
3. 위 1에 있어서, 리소좀 효소는 이듀로네이트-2-설파타제(iduronate-2-sulfatase; IDS)인, 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
4. 위 1에 있어서, 리소좀 효소는 서열번호 1 또는 2의 아미노산 서열로 이루어진 것인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
5. 위 1에 있어서, 리소좀 효소는 0.5mg/kg 내지 20mg/kg의 농도로 포함되는 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
6. 위 1에 있어서, 히알루론산은 분자량 1000 내지 5000 kDa인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
7. 위 1에 있어서, 히알루론산의 약학적으로 허용되는 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 및 히알루론산 테트라부틸암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인, 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
8. 위 1에 있어서, 히알루론산 또는 이의 약학적으로 허용되는 염은 1mg/mL 내지 15mg/mL의 농도로 포함되는 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
9. 위 1에 있어서, 뮤코다당질 축적증은 1형 또는 2형 뮤코다당질 축적증인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
10. 위 1에 있어서, 안면 피하 주사 제형인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
본 발명은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형을 개선할 수 있다.
본 발명의 조성물은 IDS의 방출 속도를 HA 농도에 의해 제어할 수 있다.
본 발명의 조성물은 약물을 장기간에 걸쳐 방출할 수 있다.
본 발명의 조성물은 적은 투여 횟수로도 약물의 효과를 오랫동안 지속시킬 수 있다.
도 1은 idursulfase beta(IDS-β, 이듀로네이트-2-설파타제 효소에 대한 국제일반명)와 히알루론산(HA) 복합제의 점도 측정 그래프이다. C1; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 5mg/mL, C2; IDS-β 3mg/mL 및 HA 5mg/mL, C3; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 7mg/mL, C4; IDS-β 3mg/mL 및 HA 7mg/mL, C5; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 9mg/mL, C6; IDS-β 3mg/mL 및 HA 9mg/mL, C7; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 12mg/mL, C8; IDS-β 3mg/mL 및 HA 12mg/mL.
도 2는 idursulfase beta(IDS-β)와 hyaluronic acid(HA) 조합의 체외 방출 테스트 그래프이다. C1; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 5mg/mL, C2; IDS-β 3mg/mL 및 HA 5mg/mL, C3; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 7mg/mL, C4; IDS-β 3mg/mL 및 HA 7mg/mL, C5; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 9mg/mL, C6; IDS-β 3mg/mL 및 HA 9mg/mL, C7; IDS-β 1.5mg/mL 및 HA 12mg/mL, C8; IDS-β 3mg/mL 및 HA 12mg/mL.
도 3은 마우스 얼굴의 혈관 및 신경 구조와 SC 주사 절차이다. 왼쪽 도면은 마우스 얼굴의 혈관 구조를 보여주고 가운데 도면은 신경을 보여준다. 오른쪽 도면은 IACUC 표준 절차를 보여준다.
도 4는 3D 스캐닝 이미지 분석을 위한 파라미터의 설명이다. (A) 안면 깊이, (B) 안면 깊이; 중앙, 오른쪽, 왼쪽, (C) 얼굴 볼륨, (D) 눈 거리, (E) 주둥이 길이, (F) 주둥이 둘레.
도 5는 연구의 개략도이다.
도 6은 한 달에 두 번 안면 피하 주사를 한 A 마우스 그룹의 안면 형태이다. (a) 주둥이 각도 시점 사진 및 (b) 측면 시점 사진. SC; 안면 피하 주사, IDS; 이두로네이트-2-설파타제, KO; 녹아웃, IDS KO; 처리되지 않은 MPS II 마우스.
도 7은 안면 피하 주사 및 정맥내 주입을 받은 B 마우스 그룹의 안면 형태이다. (a) 주둥이 각도 시점의 사진 및 (b) 측면 시점의 사진. IV; 정맥내 주입, SC; 피하 안면 주사, IDS; 이두로네이트-2-설파타제, KO; 녹아웃, IDS KO; 처리되지 않은 MPS II 마우스.
도 8은 안면 피하 주사 또는 정맥내 주입을 받은 B 마우스 그룹이다. (a) 주둥이 각도 시점의 사진 및 (b) 측면 시점의 사진. IV; 정맥내 주입, SC; 안면 피하 주사.
도 9는 마지막 투여 2주 후 관찰된 MPS II 마우스 및 동일한 연령의 야생형(WT) 마우스의 피부에서 조직병리학적 변화이다. (A) H&E 염색. 안면 피부 절편의 대표적인 현미경 사진이 표시되었다. 두 번째 열은 첫 번째 열 현미경 사진의 고배율 사진이다. 검정색 화살표는 모낭 세포의 세포질 액포를 나타내고 흰색 화살표는 표피 각질 세포의 세포질 액포를 나타낸다. (B) AB PAS 염색. 안면 피부 절편의 대표적인 현미경 사진이 표시되고 염색된 부분은 글리코사미노글리칸에 대한 양성 신호를 나타낸다. 검정색 눈금 막대는 200 μm이고 흰색 눈금 막대는 60 μm이다. IV; 정맥내 주입, SC; 안면 피하 주사.
도 10은 16주령 MPS II 마우스(검은색 화살표)(체중: 30.67 g)와 16주령 WT 마우스(체중: 30.70 g)를 비교한 것이다. (a) MPS II 마우스는 경화증 및 두개골 뼈의 비대로 인해 거친 털, 왜곡된 얼굴 및 (b, c) 넓어진 주둥이의 점진적인 악화를 보였다. (d) MPS II 마우스의 털은 WT 마우스보다 두껍고 더 많은 탈모증을 보인다. 앞발(e)과 뒷발(f)은 발이 아래로 구부러진 상태에서 더 넓고 뻣뻣하다.
도 11은 3D 스캐닝 결과이다. 3D 스캐닝은 18주령의 WT 마우스 그룹과 비교하여 MPS II 마우스의 얼굴에 대한 동시 3D 분석을 가능하게 한다. (왼쪽) 각 그룹의 평균 표면 모양은 왼쪽 열에 표시되고 두 번째 내지 다섯 번째 열은 다양한 방향에서 비교한 결과를 보여준다. 3D 분석은 x축으로 가로, y축으로 세로, z축 방향으로 깊이 방향으로 수행된다.
도 12는 치료를 받지 않은 WT와 MPS II 마우스 그룹 간의 안면 이형의 차이이다. 가로 막대는 중앙값을 나타내고 각 도형은 개별 값을 나타낸다. 도면 하단에 기재된 각 그룹은 오른쪽부터 순서대로 도면에 표시되었다.
도 13은 18주령에 정맥 주사 그룹과 비교한 비처리 MPS II 마우스의 얼굴에 대한 동시 3D 분석 결과이다. (왼쪽) 각 그룹의 평균 표면 모양은 왼쪽 열에 표시되고 두 번째 내지 다섯 번째 열은 다양한 방향에서 비교한 결과를 보여준다. 3차원 분석은 x축으로 가로방향, y축으로 세로방향, z축 방향으로 깊이 방향으로 분석하였다.
도 14는 정맥 치료와 무치료 IDS KO, WT 또는 안면 피하 치료 MPS II 그룹 간의 안면 이형의 차이이다. 가로 막대는 중앙값을 나타내고, 각 도형은 개별 값을 나타낸다. 도면 하단에 기재된 각 그룹은 왼쪽부터 순서대로 도면에 표시되었다.
도 15는 18주령에 피하 처리된 IDS KO 마우스와 비교한 처리되지 않은 MPS II 마우스의 얼굴에 대한 동시 3D 분석 결과이다. (왼쪽) 각 그룹의 평균 표면 모양은 왼쪽 열에 표시되고 두 번째 내지 다섯 번째 열은 다양한 방향에서 비교한 결과를 보여준다. 3D 분석은 x축 측면, y축 수직, z축 방향 깊이 방향으로 각각 수행되었다.
도 16은 안면 피하 주사군과 무치료 MPS II군 사이의 안면 이형의 차이이다. 다음 파라미터가 표시되었다: (A) 안면 볼륨, (B) 안면 깊이, (C) 주둥이 둘레, (D) 주둥이 길이, (E) 눈 거리, (F) 황산화 GAG 및 (G) 진피 두께. 안면 피하 주사 용량에 따라 0.5, 2.5, 5.0, 10 mg/kg의 각 군을 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 표시하였다. 가로 막대는 중앙값을 나타내고, 도형은 개별 값을 나타낸다.
도 17은 18주령에서 IV 및 SC 처리된 마우스와 비교하여 처리되지 않은 MPS II 마우스의 얼굴에 대한 동시 3D 분석 결과이다. (왼쪽) 각 그룹의 평균 표면 형태는 왼쪽 열에 표시되어 있으며 두 번째 내지 다섯 번째 열은 다양한 방향에서 비교한 결과를 보여준다. 가로 방향, 세로 방향, 깊이 방향에 대해 x축, y축, z축으로 각각 3차원 해석을 수행하였다.
도 18은 IV 및 SC 처리 대 비처리 MPS II 그룹의 안면 이형의 차이이다. 다음 파라미터가 사용되었다: (A) 안면 볼륨, (B) 안면 깊이, (C) 주둥이 둘레, (D) 주둥이 길이, (E) 눈 거리, (F) 황산화된 GAG 및 (G) 진피 두께. SC 안면 주사 용량에 따른 0.5, 2.5, 5.0 및 10 mg/kg의 각 군을 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 표시하였다. 가로 막대는 중앙값을 나타내고, 각 도형은 개별 값을 나타낸다.
도 19는 18주령에 IV 및 SC 처리된 마우스와 비교한 IV 처리된 MPS II 마우스의 얼굴에 대한 동시 3D 분석 결과이다. (왼쪽) 각 그룹의 평균 표면 형태는 왼쪽 열에 표시되어 있으며 두 번째 내지 다섯 번째 열은 다양한 방향에서 비교한 결과를 보여준다. 가로 방향, 세로 방향, 깊이 방향에 대해 x축, y축, z축으로 각각 3차원 해석을 수행하였다.
도 20은 IV 처리 그룹과 IV 및 SC 처리 그룹의 안면 이형의 차이이다. 다음 파라미터가 사용되었다: (A) 안면 볼륨, (B) 안면 깊이, (C) 주둥이 둘레, (D) 주둥이 길이, (E) 눈 거리, (F) 황산화된 GAG 및 (G) 진피 두께. SC 안면 주사 용량에 따른 0.5, 2.5, 5.0, 10 mg/kg의 각 군을 왼쪽에서 오른쪽으로 순서대로 표시하였다. 가로 막대는 중앙값을 나타내고, 각 도형은 개별 값을 나타낸다.
도 21은 18주령에 IV 및 SC 처리 마우스와 비교한 SC 처리 MPS II 마우스의 얼굴에 대한 동시 3D 분석 결과이다. (왼쪽) 각 그룹의 평균 표면 형태는 왼쪽 열에 표시되어 있으며 두 번째 내지 다섯 번째 열은 다양한 방향에서 비교한 결과를 보여준다. 3D 분석은 x축 측면, y축 수직, z축 방향 깊이 방향으로 각각 수행되었다.
도 22는 SC 처리군과 IV 및 SC 처리군 사이의 안면 이형의 차이이다. 가로 막대는 중앙값을 나타내고, 각 도형은 개별 값을 나타낸다. 도면에서 SC 처리군이 왼쪽, IV 및 SC 처리군이 오른쪽에 표시되었다.
도 23은 그룹 A와 B의 4주에서 12주 사이의 체중 변화에 대한 박스 플롯(Mann-Whitney 테스트; p <.001)이다.
도 24는 4 내지 12주령의 그룹 A 및 B의 각 하위 그룹에서 마우스의 안면 SC 주사 용량에 의한 평균 체중 변화이다.
도 25는 2개월간 SC 처리군(A1, A2, A3, A4)과 IV 및 SC 처리군(B1, B2, B3, B4)의 체중 증가(%) 비교이다. (A) 가로 막대는 중앙값을 나타내고, 각 도형은 개별 값을 나타낸다. (B) 박스 플롯은 체중 증가(%)의 변화를 보여준다. Mann-Whitney 테스트를 사용하여 계산된 P-값은 <0.001이다.
도 26은 안면피하주사 시술군(+: A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4, B5, B6)과 안면피하주사를 시행하지 않은 군(-: A5, B7)의 2개월 체중증가(%) 비교이다. Mann-Whitney 테스트를 사용하여 계산한 p-값은 0.211이다.
도 27은 3D 이미지 데이터와 병리학적 결과의 상관관계이다. (A) 안면 볼륨과 황산화 GAG의 상관관계. (B) 안면 부피와 진피 두께의 상관관계.
본 발명은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물은 리소좀 효소 및 히알루론산을 포함하고, 안면 피하 주사 제형이다.
뮤코다당질 축적증은 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycans)의 분해에 필요한 리소좀 효소(lysosomal enzymes)가 부족하여 발생하는 유전 질환이다. 글리코사미노글리칸이 세포의 리소좀 내에 축적되고 이것이 소변으로 과도하게 배설되면서 점차 육체적, 정신적 퇴행이 진행된다. 증상이 심한 경우 조기에 사망에 이르는 등 다양한 임상 양상을 보인다. 임상형은 어떤 효소가 결핍되느냐에 따라 1형~7형으로 분류한다.
뮤코다당질 축적증은 만성 진행성, 여러 장기에서의 축적, 장기 비대 현상, 뼈와 얼굴 모양의 이상(안면 이형) 등의 임상적 공통점을 나타낸다.
안면 이형의 경우, 머리가 크면서 앞 이마가 돌출되어 있거나, 코가 낮으면서 넓음, 입술이 두터움, 혀가 큼 등의 형태로 나타난다.
본 발명의 조성물은 이러한 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형에 대한 치료효과를 나타낸다.
본 발명에서 치료 대상인 안면 이형은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형으로, 그 뮤코다당질 축적증은 1형 내지 7형 중 하나일 수 있고, 1형 또는 2형일 수 있으며, 구체적으로는 2형일 수 있다.
리소좀 효소는 뮤코다당질 축적증의 각 타입(1형 내지 7형)에서의 부족한 리소좀 효소일 수 있다. 예를 들어 뮤코다당질 축적증이 1형이면 알파-L-이듀로니데이즈일 수 있고, 2형이면 이듀로네이트-2-설파타제, 3형이면 헤파란 N-설파테이즈, N-아세틸-알파-D-글루코사미니데이즈, 아세틸-CoA:알파-글루코사미나이드-N-아세틸트랜스퍼레이즈 또는 N-아세틸-알파-D-글루코사민-6-설파테이즈, 4형이면 N-아세틸갈락토사민-6 설파테이즈, 베타-갈락토시데이즈, 6형이면 아릴설파테이즈 B, 7형이면 베타-글루쿠로니데이즈일 수 있다.
리소좀 효소는 이듀로네이트-2-설파타제(iduronate-2-sulfatase; IDS-β(idursulfatase beta, iduronate-2-sulfatase의 국제일반명))일 수 있다. 이는 당 분야에 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면 서열번호 1 및/또는 2의 아미노산 서열을 포함하는 것을 사용할 수 있다. 또는 시판 의약품을 사용할 수 있으며, 예를 들면 헌터라제(녹십자, 한국)을 사용할 수 있다. Hunterase®는 한국 용인의 주식회사 녹십자의 시판 의약품으로, 재조합 인간 이듀로네이트-2-설파타제 (idursulfase beta, IDS-β)를 포함한다.
리소좀 효소는 예를 들면 0.5mg/kg 내지 30mg/kg, 1 mg/kg 내지 20mg/kg, 5mg/kg 내지 20mg/kg, 10mg/kg 내지 20mg/kg의 농도로 포함될 수 있다.
히알루론산(Hyaluronic acid, HA)은 동물의 피부, 관절액, 연골 등에 많이 존재하는 생체 적합성을 갖는 천연 물질로서 관절 연골에서 기질을 구성하는 성분이며 프로테오글리칸(Proteoglycan)을 만드는데 관여하는 점액성 다당류의 일종으로 1-4 글리코시딕 결합에 의해 연결된 N-아세틸-D-글루코사민 및 D- 글루쿠론산 (Glucuronic Acid)의 당단백 복합체이다. 히알루론산은 물과 결합하여 겔 상태로 존재할 수 있다.
히알루론산은 예를 들면 분자량 1000 kDa 내지 5000 kDa, 2000 kDa 내지 4000 kDa인 것을 사용할 수 있다.
히알루론산은 자외선, 방사선, 전자빔과 같은 물리적인 방법 또는 1,4-부탄디올 디클리시딜 에터(1,4-butanediol diglycidyl ether, BDDE) 등을 이용한 화학적 방법을 통한 가교화(cross-linking)된 것일 수 있다.
히알루론산은 약학적으로 허용 가능한 염으로서 포함될 수 있다. 히알루론산의 약학적으로 허용 가능한 염에는 예를 들어 히알루론산 나트륨, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 등과 같은 무기염과, 히알루론산 테트라부틸암모늄 등과 같은 유기염을 모두 포함한다. 경우에 따라서는 이들의 적어도 2개의 조합이 사용될 수도 있다.
히알루론산은 예를 들면 1mg/ml 내지 20mg/ml, 1mg/ml 내지 18mg/ml, 3mg/ml 내지 18mg/ml, 5mg/ml 내지 18mg/ml, 5mg/ml 내지 15mg/ml, 8mg/ml 내지 15mg/ml의 농도로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 필요로 하는 개체의 안면에 리소좀 효소 및 히알루론산을 포함하는 조성물을 피하 주사하는 것을 포함한다.
개체는 뮤코다당질 축적증을 가져 안면 이형을 나타내는 동물일 수 있다. 개체는 인간을 포함하는 포유류일 수 있고, 인간일 수 있다.
뮤코다당질 축적증은 1형 내지 7형 중 하나일 수 있고, 1형 또는 2형일 수 있으며, 구체적으로는 2형일 수 있다.
안면 이형은 안면 이형의 경우, 머리가 크면서 앞 이마가 돌출되어 있거나, 코가 낮으면서 넓음, 입술이 두터움, 혀가 큼 등의 증상일 수 있다.
리소좀 효소 및 히알루론산을 포함하는 조성물은 앞서 예시한 범위 내의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
피하 주사는 당 분야에 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다. 예를 들면 바늘은 16게이지 내지 32게이지, 25게이지 내지 35게이지, 25게이지 내지 31게이지의 바늘이 사용될 수 있다.
주사는 적정 간격으로 적정 기간 동안 수행될 수 있다. 간격은 예를 들면 주 1회 내지 3회일 수 있다. 기간은 안면 이형이 목적하는 수준으로 개선될 때까지 수행될 수 있다. 예를 들면 1일 내지 수년, 1일 내지 1년, 1일 내지 6개월, 1개월 내지 6개월, 3개월 내지 6개월 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예
재료 및 방법
1. 동물
1) IDS 넉아웃(KO) 마우스의 제조
모든 동물 실험은 서울 삼성생명연구원(SBRI) 실험동물연구센터 동물실험관리위원회의 승인을 받아 수행되었다. 4주령의 수컷 마우스가 이 연구에 사용되었다. 이전 연구에서는 IDS KO 마우스 모델 25가 MPS II 동물 모델로 사용되었다고 보고했다. 간략하게, KO 마우스는 IDS 유전자의 엑손 2 및 3을 네오마이신 내성 유전자로 교체하여 제조하였다. 근친 교배는 동물을 생산하는 데 사용되었다. 6-8주 된 WT 형제-이형접합-자매 짝짓기 시스템이 사용되었다. 캐리어 암컷은 B6/129 배경에서 수컷 생쥐와 교배되어 이종 암컷, 반접합 수컷 KO 생쥐, WT 수컷 및 암컷 한배 새끼를 생산하였다. 모든 생쥐의 유전자형은 tail snip에서 얻은 DNA를 이용하여 중합효소연쇄반응을 통해 확인하였다. C57BL/6 계통을 WT 대조군 마우스로 사용하였다. 유전자형을 결정한 후, 마우스에 할당된 임의의 숫자에 따라 층화 무작위화에 의해 동물을 그룹으로 할당하였다.
2) 유지보수 조건
마우스는 특정 환경 매개변수에 따라 수용되어야 하며, 그렇지 않으면 스트레스를 경험할 수 있다. The Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, 8th edition 26은 무엇이 적절한지 설명하는 국제적으로 승인된 문서이다. 마우스는 20~26℃ 의 허용 가능한 온도 범위에 수용되었으며 습도는 30~70% 범위였다. 시간당 15~24회의 환기가 있었고 조명은 하루 12시간(08:00~20:00)의 인공 조명이었다. 조명은 이 명시된 기간 외에 수행된 모든 관찰 또는 검사를 위해 수동으로 작동되었다. 방은 소독제로 매일 청소되었다. 케이지와 베딩은 매주 1회 이상, 사료 용기와 랙은 4주에 1회 이상 오토클레이브 교체품(121℃에서 30분)으로 교체하였다. 폴리설폰 재질의 계사의 크기는 310 mm(지름)×220 mm(너비)×160 mm(높이)이고 각 계사에 사시나무 깔판(Tapvei)을 넣었다. 케이지당 5마리의 마우스가 있었고 농축 장난감이 제공되었다. 실험실 환경에서 마우스는 고형식(5053, LabDiet)을 공급받았으며, 이는 각 동물에 대해 자유롭게 이용 가능하였다. 수도법에서 요구하는 수질기준에 부합하는 물을 자유롭게 사용할 수 있었다. (주)산업공해연구소에서 1년에 4번 물을 분석하였다.
2. 제형 및 분석
1) IV ERT 제조
ERT는 재조합 인간 이듀로네이트-2-설파타제(idursulfase　beta, IDS-β, Hunterase®, Green Cross Corp., Yongin, Korea)를 IDS-ERT군에 정맥주사 형태로 투여하였다. IDS-β 치료는 한국인 MPS II 환자에서 내약성이 우수하다. IDS-β의 투여량(0.5mg/kg)을 MPS II 마우스의 측면 꼬리 정맥에 주당 1회 주사하였다.
2) IDS-β와 히알루론산 복합제의 제조
3,000 kDa 분자량의 히알루론산(HA)을 플래니터리 믹서를 사용하여 1,400 rpm/1,240 rpm으로 4시간 동안 완충액에 17 mg/mL 농도로 용해시켰다. IDS-β가 농축되었다.
10kDa 분자량 컷오프(MWCO) 원심분리 필터를 사용하여 15분 동안 3,500rpm에서 원심분리하였다. IDS-β의 농도는 기존 농도의 8배인 16mg/ml까지 올라갔다. 농축된 IDS-β 약물 용액과 HA 용액을 혼합하여 목표 농도의 IDS-β와 HA의 복합 약물을 제조하였다. HA의 최대 농도는 29G 주사바늘로 주사 가능한 점도를 고려하여 12 mg/mL로 설정하였다. Rheometer 및 nanodrop을 사용하여 다양한 복합제에 대한 점도 및 단백질 농도를 분석하였다(표 1 및 도 1). 복합제는 HA 농도와 점도가 높았으며 IDS-β 농도는 복합제의 점도에 영향을 미치지 않았다.
3) 복합제의 점도 측정을 위한 in vitro 방출 시험
IDS-β와 HA의 복합제를 다양한 농도로 사용하여 in vitro 방출 시험을 실시하였다. 각 혼합물(0.1mL)을 2mL의 완충액과 함께 5mL 튜브 바닥에 넣었다. 이들 튜브를 37℃로 설정된 진탕 인큐베이터에 넣었다. 사전 결정된 시점에서 상부 용액을 샘플링하고 새로운 버퍼를 추가하였다. 단백질 농도는 브래드포드 검정으로 측정하였다. 시험관 내 방출 시험 결과 복합제의 HA 농도와 점도에 따라 방출 속도를 조절할 수 있음을 확인하였다(도 2). 최종(140시간) 가장 많이 IDS-ß를 방출한 순서는 C2, C3, C1, C6, C5, C4, C8, C7의 순이다.
표 1. IDS-β와 HA 복합제의 점도 측정
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4) HA 농도 수준 선정의 정당성
조합 약물에서 IDS-β의 방출 속도는 HA 농도에 의해 제어될 수 있다. HA 농도가 높을수록 IDS-β에 대한 연장된 방출 프로필이 나타났으며 이는 지속 방출 프로필에 더 나은 영향을 미쳤음을 의미한다. 12mg/mL HA가 포함된 조합 약물에서 IDS-β의 50% 방출 시간은 5mg/mL HA 조합 약물의 두 배였다. 따라서 본 연구에서는 29G 바늘을 사용하여 주사 가능한 점도를 갖는 HA의 최대 농도(12 mg/mL)를 안면 피하 주사를 위한 치료 복합제 농도로 선택하였다.
5) 양성 실험군을 위한 새로운 재조합 단백질 제제의 제조
SC 및 IV 주사에 대한 IDS-β의 용량 수준은 이전의 약동학 연구를 기반으로 결정되었다. 양성 실험 그룹은 0.5, 2.5, 5 및 10 mg/kg IDS-β 용량 그룹으로 구성되었다. IDS-β와 HA의 조합군은 12 mg/ml의 IDS-β 농도로 준비하였다. 그런 다음 각 용량의 3.3ml/kg을 마우스에 피하 주사하였다. 개별 용량은 가장 최근의 체중 측정값을 기준으로 계산되었다.
6) 안면 피하주사를 위한 비히클 준비
비히클 준비를 위해 염화나트륨 8.8 ± 0.2 g을 주사용수 900 mL에 넣고 20~30분 동안 혼합한 후 주사용수를 최종 부피 1,000 mL까지 첨가하였다(용액 1). 그런 다음 용액 1 40 mL에 Tween 20 2.5 ± 0.1 g을 넣고 20~30분간 혼합한 후 용액 1을 50 mL로 팽창시켰다(용액 2). 용액 1 40 mL에 용액 2 약 0.05 g을 넣고 20~30분 동안 혼합한 후 용액 1을 첨가하여 150 mM 염화나트륨·0.05 mg/mL Tween 20 용액 50 mL를 만들었다.
3. 절차
1) 안면 피하 주사
마우스는 어깨 너머와 귀 뒤의 느슨한 피부를 움켜쥐고 잘 쓰지 않는 손으로 수동으로 구속되었다. 그 후 70% 알코올을 거즈 스펀지나 면봉에 묻혀 양쪽 뺨 주변을 닦아주었다. 마우스의 얼굴에 있는 혈관과 신경 구조를 피하면서 주입하기 위해 양쪽 뺨 아래의 중앙 부위를 목표 지점으로 하였다(도 3). IACUC 표준 절차에서 생쥐의 턱밑 채혈을 위한 표준 절차는 다음과 같이 사용되었다(도 3). 이 두 선이 교차하는 지점에 구멍을 뚫으면 혈액 샘플을 채취할 수 있다. 따라서 화살표로 표시된 부분의 앞 부분에 구멍을 뚫었다. 인슐린 주사기의 29G 바늘을 45° 각도로 삽입하여 안면 피부 표면 아래의 지방층과 근육층 사이의 피하 조직 1~2mm를 관통하고, 근육층 깊숙이 침투하지 못하도록 바늘을 약간 띄웠다. 총 투여 시간은 약 0.5-1분이었다. 그런 다음 주사바늘을 제거하고 주사한 약물이 피부로 새어나오지 않도록 집게로 삽입 부위를 눌렀다. 약물 주입시 안면동맥과 정맥을 피하고 안면신경 협측분지 부근을 주의한다.
2) IV 주사
마우스는 구속 장치에 배치되었다. 거즈 스폰지 또는 면봉에 70% 알코올을 묻혀 마우스 꼬리를 닦았다. 바늘의 베벨을 위쪽으로 유지하면서 내강으로 2-4mm 관통하는 꼬리 정맥에 평행하게 바늘을 삽입하였다. 그런 다음 용액을 천천히 주입하였다. 투여 이후에 주사 부위를 눌러 용액 및/또는 혈액의 역류를 방지하였다.
4. s-GAG 분석을 위한 조직 추출물의 준비 및 s-GAG 축적의 정량 분석
안면 피부 표본을 10% 중성 완충 포르말린(NBF)에 24시간 동안 고정하고 파라핀에 포매하였다. 조직 균질화기를 사용하여 인산염 완충 식염수(PBS)에서 조직을 균질화하여 조직 추출물을 제조하였다. 균질액을 20,000 xg에서 30분 동안 원심분리하고 상청액을 수집하였다. 총 단백질 농도(mg/ml)는 BCA(bicinchoninic acid) 분석법(Pierce, Rockford, IL, USA)을 사용하여 분석하였다. 조직 추출물의 GAG 수준은 BCA 분석을 사용하여 결정된 단백질 농도에 대해 조정되었으며 단백질 mg당 μg GAG로 표시되었다. 조직 절편(두께 4μm)을 헤마톡실린과 에오신(H&E)으로 염색하고 AB PAS Stain Kit(#ab245876; Abcam)를 사용하여 과요오드산과 쉬프 용액(PAS) 염색을 한 알시안 블루(AB)로 염색하였다. 섹션의 H&E 염색은 표준 프로토콜에 따라 수행되었다. Upright Microscope(DP80, Olympus, Japan)를 사용하여 돋보기 디지털 카메라로 각 섹션의 이미지를 캡처하여 JPEG 파일로 저장하였다. 이미지 분석 도구는 Image-Pro 소프트웨어(Media cybernetics, USA)를 사용하였다. 이후 표피두께(μm), 진피두께(μm), 주름깊이(μm), AB PAS 양성면적(%)을 평가하였다. s-GAG는 알시안 블루-결합 검정(Wieslab® s-GAG 정량 키트)를 사용하여 측정되었다. 분석은 활액, 혈액 및 조직 추출물과 같은 생물학적 샘플에서 s-GAG를 검출하는 데 사용되었다. 4가 양이온 염료 AB PAS는 s-GAG, 카르복실기 및 인산기와의 이온 결합을 기반으로 한다. Wieslab®은 충분히 낮은 pH에서 수행되어 모든 카르복실산 및 인산 그룹을 중화하고 충분히 큰 이온 강도에서 수행되어 AB PAS와 s-GAG 사이의 상호 작용 이외의 모든 이온 상호 작용을 제거하였다. sGAG가 아닌 히알루로난은 이 분석에서 반응하지 않았다. 다른 염료 결합 방법과 달리 이 방법에는 단백질이나 핵산의 간섭이 없다.
5. 3D 스캔 기술
최초의 3-in-1 3D 스캐너인 Drake는 동전만큼 작고 트랙터만큼 큰 물체를 디지털화할 수 있다. 3D 스캐닝은 완전한 어둠 속에서 스캐닝할 수 있는 것처럼 실험실 실내 조명 조건에서 잘 수행될 수 있다. 또한 Drake는 두 대의 프로젝터와 독점적인 수학적 방법을 사용하여 가장 어려운 물체를 스캔하는 동안 타의 추종을 불허하는 결과를 달성한다는 점에서 독특하다. 특히 Drake Mini는 가장 작은 시야와 심도를 가지지만 0.5cm에서 20cm 크기의 물체를 가장 높은 정확도(최대 40미크론)와 해상도(최대 0.15mm)로 스캔할 수 있다.
1) 파라미터 설명
코에서 귀 앞부분을 포함하는 투영면까지 수직으로 그린 깊이를 안면깊이로 정의하였다. 코에서 오른쪽 귀 앞선까지의 거리를 오른쪽 안면 거리, 왼쪽 측면을 왼쪽 안면 거리로 정의하였다(도 4A 및 B). 코에서 양쪽 귀 시작 부분까지의 부피를 안면 부피로 정의하여 측정하였다(도 4C). 눈과 눈 사이의 거리는 top view에서 양쪽 눈 사이에 직선을 그은 후 안면을 따라 곡선의 둘레로 측정하였다(도 4D). 일부 동물의 얼굴에서 튀어나온 코와 입 부분을 주둥이라고 하고, 눈 앞이 경계이다. 주둥이의 길이는 3D 스캐닝으로 측정하였다(도 4E 및 F). 주둥이의 길이는 눈 밑 0.05인치에서 코끝까지의 거리로 측정하였다(도 4E).
6. 연구 설계
새로운 재조합 단백질 약물을 통한 IDS 효소의 안면 국소 적용이 안면 이형을 예방하거나 치료할 수 있는지 여부를 조사하기 위해 다양한 치료 접근법이 구현되었다.
따라서 마우스를 다음과 같이 두 그룹으로 나누었다.
안면 SC 및 IV 주사에 대한 IDS-β의 주입 간격은 약물 독성을 예방하기 위한 이전의 약동학 연구를 기반으로 결정되었다. 안면 SC 및 IV 주사에 대한 주입 간격은 각각 격주 및 매주였다. IDS-β의 최대 용량 독성으로 인한 사망을 방지하기 위해 IV와 SC 주입 사이의 간격은 최소 72시간이었다.
MPS II 마우스의 "A" 그룹(4주령; n = 30; 그룹당 5마리)은 IDS-β와 결합된 HA를 총 2개월간 격주로 안면 피하 주사로 10, 5, 2.5 또는 0.5 mg/kg 용량으로 투여 받았다. 미처리, 연령 일치, MPS II(n = 5) 및 WT(n = 5) 마우스 그룹을 대조군으로 사용하였다.
MPS II 마우스의 "B" 그룹(4주령; n = 40; 그룹당 5마리)은 안면 SC 주입 72시간 전 매주 꼬리 정맥을 통해 총 3개월 동안 IDS-β(0.5mg/kg) 전처리를 받았다. 또한 새로운 재조합 약물인 IDS-β와 결합된 HA를 안면 주사로 격주로 10, 5, 2.5 또는 0.5 mg/kg 용량으로 투여하였다. 미처리, 연령 일치, MPS II 마우스(n = 5) 및 WT(n = 5) 마우스 그룹을 대조군으로 사용하였다. 다른 대조군인 MPS II 마우스(n = 5)는 격주로 IDS-β(0.5mg/kg) 안면 피하 주사만 받았고 다른 MPS II 마우스(n = 5)는 매주 IDS-β(0.5mg/kg) 정맥 주사 및 격주로 비히클 안면 주사를 받았다. 표 2 및 도 5는 연구 프로토콜을 보여준다.
마지막 안면 피하 주사 2주 후, 마우스는 그리드 평면의 구조물에 턱을 대고 3D 스캔을 받았고 스캐너는 3D 사진을 찍기 위해 2-3분 동안 360° 회전시켰다. 그런 다음 동물을 Zoletil(50 mg/kg)과 xylazine(10 mg/kg)의 복강내 주사를 통해 희생시켰고 s-GAG 분석을 위해 안면 조직 추출을 시작하였다. 경심 관류는 얼음처럼 차가운 0.9% 식염수로 수행되었고 수확된 조직은 생화학적 분석 전에 -80°C에서 보관되었다.
조직학적 분석을 위해, 조직을 4℃에서 밤새 4% 파라포름알데히드로 고정시켰다.
표 2. 연구 프로토콜. Wk; 주, WT; 야생형, SC; 피하, HA; 히알루론산, IV; 정맥 주사, s-GAG; 황산화 GAG.
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000002
7. 통계분석
마우스의 수가 적어 비모수적 방법을 사용하여 그룹 간 비교 및 해당 기술통계에 대한 가설 검정을 수행하였다. 비처리된 MPS II 그룹과 SC 처리된 그룹에 대한 각 용량의 다중 쌍별 비교에 대한 1차 가설은 비모수적 Dunnett 테스트를 사용하여 테스트되었다. SC 및 IV 처리군에 관한 다른 두 가지 기본 가설도 비모수적 Dunnett 검정을 사용하여 검정하고 각 가설 검정의 p-값을 Bonferroni의 방법으로 수정하여 제1종 오류의 크기를 제어하였다. SC 및 IV 처리 그룹에 대해 각 용량의 동일한 그룹과 비교하여 대조군의 측면에서만 차이가 있었다. 2차 가설의 경우 연속적인 결과를 위해 각각 Bonferroni의 보정이 포함된 비모수적 Tukey 테스트와 Mann-Whitney 테스트를 사용하여 여러 그룹 간의 다중 쌍별 비교 및 기타 유형의 다중 비교를 수행하였다. 범주별 결과에 대한 그룹 간 다중 비교는 순열 방법을 사용하여 Fisher의 정확 테스트로 수행되었다. 다중 비교가 없는 두 그룹 간의 비교는 각각 Mann-Whitney 테스트와 Fisher의 정확 테스트를 사용하여 연속 및 범주 결과에 대해 수행되었다.
기술통계는 연속형 변수에 대한 중앙값(최소, 최대)과 범주형 변수에 대한 수(%)로 표현되었다. s-GAG 또는 진피두께와 안면부피의 상관관계는 상관계수로 제시하였고, SC 처리된 전체군 및 SC- 및 -IV- 처리된 전체 그룹에서 각각의 분석결과가 정상이므로 Pearson's correlation analysis를 이용하여 상응하는 p-value로 제시하였다. 정규성은 Shapiro-Wilk 테스트를 사용하여 테스트되었다. 양면 p-값 <0.05는 유의한 것으로 간주되었다. SAS(버전 9.4 이상, Enterprise BI Server, SAS Institute Inc., Cary, NC. USA) 및 R(버전 4.2.0)이 모든 분석에 사용되었다.
결과
1. 사진 및 병리학에서 마우스의 안면 이형 표현형
연구 마우스(n = 80) 중에서 4주령의 MPS II 마우스(n = 5) 및 WT 마우스(n = 5)가 안면 기형의 기준선 평가를 위해 희생되었다. 또한, 사망한 4마리의 마우스도 후속 손실에 대해 조사하였다. 따라서, 이들 14마리의 마우스를 제외하고, 66마리의 마우스로부터 4주령부터 14주 또는 18주령까지의 데이터를 수집하였다. 평균 연령은 29일(범위 28-31일)이었고, 중앙 체중은 14.8g(13.4-16.2g)(남성, 100%)이었다. 12주령에 쥐의 체중 중앙값은 26.2g(22.6-29.4g)이었고 8주 동안 체중 증가 중앙값(%)은 75.3%(40.2-125.2%)였다. 3D 스캐닝으로 측정한 파라미터 중 A군과 B군에서 각각 가장 큰 안면 볼륨 값은 무처리 MPS II 마우스군에서 A5와 B7이었다(표 3). 유사하게, A5 및 B7은 병리학적 결과로 가장 높은 s-GAG 및 진피 두께를 나타내었고, A3 및 B5는 처리된 MPS II 마우스 그룹 중에서 가장 높았다. 도 6의 주둥이 각도 보기는 안면 SC 선량이 높을수록 WT 마우스에서와 같이 주둥이 각도가 더 날카롭다는 것을 보여준다. 도 7은 전체 주둥이 각도가 도 6에 표시된 것보다 더 날카로웠고 얼굴 SC 용량이 높을수록 분명히 WT 마우스와 더 유사한 각도임을 보여준다. 도 8에서 주둥이 각도는 IV 처리군보다 SC군에서 더 날카로운 경향을 보였다. 처리되지 않은 MPS II 마우스는 더 많은 아나제닉 모낭, 피부 주름 및 증가된 피부 두께를 가졌다(도 9). AB PAS로 분석한 GAG 축적의 경우, 무처리 MPS II 마우스의 표피 각질세포 및 아나제닉 모낭에서 염색 강도가 증가하였다(도 9B). IV 처리군은 피부 구조 측면에서 무처리 MPS II 마우스와 유사한 것으로 보였다(도 9A). 그러나 안면 SC 처리군은 정상 피부와 유사한 구조를 보였고 주름과 피부층의 두께도 감소하였다. IV 및 SC 처리된 MPS II 마우스에서, 피부 주름 및 두께는 WT 마우스(도 9A)와 유사하였고, AB PAS 염색의 신호 강도(도 9B)도 마찬가지였다.
표 3. 연구에서의 A 및 B 마우스 그룹의 인구통계학적 표. Min; 최소, Max; 최대, Snout cir.; 주둥이 둘레, N_WT; 4세의 야생형 마우스
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000003
2. MPS II 마우스와 WT 마우스의 형태 비교
MPS II 마우스는 얼굴 특징이 거칠고 혀가 커졌다. 부검에서 MPS II 마우스는 안면 피하 조직의 생검을 받았다. 광학 현미경은 풍부한 세포질 내 투명한 액포와 창백하고 미세한 과립 물질의 축적과 함께 현저한 세포질 확대를 보여주었다. 이 저장 물질은 AB PAS 염색으로 진피 점액다당류로 확인되었다(도 9). 이 세포는 PAS 양성 저장 물질을 함유하고 있다. 도 10은 30.67g의 MPS II 마우스와 30.70g의 WT 마우스를 같은 나이에 찍은 사진이다. MPS II 마우스는 WT 마우스보다 안면 깊이가 짧고 주둥이 각도와 둘레가 더 컸다(도 10a, b, c). 또한 전신에 거친 털과 부분적인 탈모증이 있었다(도 10d). 앞발과 뒷발은 WT 마우스보다 모양이 더 둥글고 아래로 말려 있다(도 10e 및 f).
3D 영상(도 11)에서 MPS II 마우스는 깊이 방향으로 두 그룹 사이의 깊이가 짧아 코끝이 파란색으로 나타났다. 그러나 측면 및 수직 방향에서 MPS II 마우스는 더 큰 값을 가지며 빨간색으로 표시된다. 따라서 MPS II 마우스의 안면 깊이는 WT 마우스보다 짧았지만 전체 얼굴 용적은 측면과 수직면에서 더 컸다. 도 12의 그래프는 각각 4주, 14주 및 18주령의 MPS II 및 WT 그룹에 대한 이형 얼굴 파라미터 값을 보여준다. 그룹 간에 얼굴 볼륨, s-GAG 및 진피 두께의 매개변수에 상당한 차이가 있었다(표 4).
표 4. 각각 4주, 14주 및 18주령의 MPS II 및 WT 그룹에 대한 이형 얼굴 파라미터 값의 통계 분석. P 값은 Mann-Whitney 테스트로 계산되었다. B7; 18주령의 MPS II 마우스, B8; 18주령의 WT 마우스, A5; 14주령의 MPS II 마우스, A6; 14주령의 WT 마우스, N_WT; 4주령의 WT 마우스, N_KO; 4주령의 MPS II 마우스, * p-값 < .05
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000004
3. 처리군과 비처리군의 차이
3-1. IV 처리 대 비처리 MPS II 마우스 그룹
도 7에서 무처리 IDS KO 마우스(중간 무게: 26.5g(25.4-28.1g))와 IV 처리 MPS II 마우스(중간 무게: 25.3g(23.7-27.3g))의 안면 기형은 유사한 표현형을 보였다. 얼굴 깊이와 측면 및 수직 값은 각각 0.0-0.5, -0.4±0.7 및 -0.4±0.7 범위에서 변경되었다. 전반적으로 녹색 영역(-0.0±0.2)이 대부분을 차지했기 때문에 두 그룹 간의 안면 기형에 큰 차이가 없었다.
안면 부피(-365.2mm3), 깊이(+0.65mm), 주둥이 둘레(-1.13mm), s-GAG(-0.03μg/μl) 및 진피 두께(-105μm)의 중앙값 차이는 IV 처리군은 무처리 MPS II군보다 낮았다. 그러나 표 5는 통계적으로 유의미한 차이를 보여주지 않았다.
표 5. 정맥 내 치료를 받은 MPS II 마우스(B5) 및 비처리 그룹(B7)에 대한 이형 얼굴 파라미터 값의 통계 분석. †P-값은 Bonferroni 보정과 함께 Mann-Whitney 테스트를 사용하여 계산되었다.
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000005
3-2. SC 처리 대 비처리 MPS II 마우스 그룹
비처리 그룹(중간 무게 28.3g(24.4~28.6g))과 SC 처리 MPS II 그룹(중간 무게 25.2g(22.6~28.5g))의 안면 형태 중(도 7 및 8), SC 처리군은 무처리군보다 주둥이 각도가 더 날카로웠다. 도 15에서 3차원 표면의 변화, 얼굴의 깊이 변화, 측면과 수직 방향의 변화는 각각 -0.8~+0.8, -0.7~+0.4, -0.5~+0.6, -0.8~+0.7의 범위에서 나타났다. 주둥이 주변은 음의 값을 나타내었고, 얼굴의 다른 부분은 양의 값을 나타내었다.
얼굴 용적(-467.3mm3), 주둥이 둘레(-0.54mm), 주둥이 길이(-0.01mm), 눈 거리(-0.46mm), s-GAG(-0.03μg/μl) 및 진피 두께의 중앙값 차이 (-105 μm) SC 처리군은 무처리 MPS II군보다 낮았다.
표 6에서 무처리 MPS II군은 안면피하주사 투여량 10, 5, 2.5 mg/kg군에서 통계적으로 유의한 안면부피차이를 보였으나 0.5 mg/kg군에서는 그렇지 않았다(p=0.1). 진피두께 결과는 10mg/kg(p=0.022)의 최고용량인 A1과 비교하였고, 주둥이 둘레는 A2(p=0.024)와 통계적으로 유의한 차이가 있었다.
표 6-1 안면 피하주사 용량 하위군을 비교한 결과, A1과 A3(p=0.044), A1과 A4(p=0.049) 사이에 안면 부피에 유의한 차이가 있었다. 또한 A1과 A3(p = 0.008), A1과 A4(p = 0.004), A2와 A3(p = 0.001) 사이에 진피 두께에 유의한 차이가 있었다.
표 6
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000006
표 6-1
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000007
3-3. IV 및 SC 처리 대 비처리 MPS II 그룹
무처리(중간 무게 26.5g(25.4-28.1g)) 및 IV 및 SC 처리된 MPS II 마우스(중간 무게 26.4g(24.3-29.4g))의 안면 형태와 관련하여(도 7), IV 및 SC 처리군은 무처리군보다 더 날카로운 주둥이 각도를 보였다. 도 17에서 보는 바와 같이 3D 표면의 변화, 얼굴의 깊이 변화, 가로 방향과 세로 방향의 변화는 각각 -0.9~0.9, -0.5~0.3, -0.8~0.7, -0.8~0.8의 범위에서 나타났다. 주둥이 주변은 음의 값을 나타내었고, 얼굴의 다른 영역은 양의 값을 나타내었다.
IV에서 안면 용적(-532.3 mm3), 주둥이 둘레(-1.1 mm), 눈 거리(-0.54 mm), s-Gag(-0.17 μg/μl) 및 진피 두께(-327.5 μm)의 중앙값 차이 - 및 - SC 처리군은 무처리 MPS II 마우스군보다 낮았다(도 18, 표 3).
표 7에 나타난 바와 같이, IV 및 SC 처리군과 무처리 MPS II 마우스 그룹의 B1, B2, B3, B4 그룹 사이에 안면 볼륨에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05). 표 7-1은 안면 SC 주사 용량 하위 그룹을 비교하여 안면 이형성 매개변수에서 유의한 차이를 나타내지 않았다.
표 7
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000008
표 7-1
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000009
4. 처리군간 비교
4-1. IV 처리 대 IV 및 SC 처리 MPS II 그룹
IV 처리군(중간 무게 25.3g(23.7-27.3g))과 IV 및 SC 처리 MPS II 그룹(중간 무게 26.4g(24.3-29.4g))의 안면 형태와 관련하여(도 7, 도. 8), IV 및 SC 처리군이 IV 처리군보다 주둥이 각도가 더 날카로웠다. 도 19에서 보는 바와 같이 3D 표면의 변화, 안면의 깊이 변화, 가로 방향과 세로 방향의 변화는 각각 -0.8~0.8, -0.7~0.7, -0.6~0.8, -0.7~0.7의 범위에서 나타났다. 얼굴, 특히 주둥이와 이마 주변에서 부분적으로 양성 값이 관찰되었다.
IV 및 SC 처리군에서 안면 용적(-167.0 mm3), 주둥이 둘레(-0.71 mm), s-Gag(-0.14 μg/μl) 및 진피 두께(-222.5 μm)의 중앙값 차이는 IV 처리된 MPS II 그룹보다 낮았다(도 20, 표 3).
표 8에서 보는 바와 같이, B4를 제외한 IV 및 SC 처리군과 IV 처리 MPS II군에서 B1, B2, B3군 간에 안면 볼륨의 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<. 05). SC 처리군(B6)과의 비교에서는 유의한 차이가 없는 반면, WT 처리군(B8)과의 비교에서는 눈 거리 결과를 제외하고 유의한 차이를 보였다.
표 8
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000010
4-2. SC 처리 대 IV 및 SC 처리 MPS II 마우스 그룹
IV 및 SC 처리된 MPS II 마우스 그룹(B4, 중간 체중 24.8g(24.3-26.8g))과 SC 처리된 마우스 그룹(B6, 무게 중앙값 25.6g(24.5~26.8g))도 비슷해 보였다(도 7, 8). 도 21에서 보는 바와 같이 얼굴깊이, 옆방향, 세로방향의 차이는 각각 -0.5~0.3, -0.5~0.7, -0.7~0.8로 나타났다. 또한 3차원 평면도에서 두 집단의 차이는 -0.7~0.8로 녹색이 얼굴 영역에서 차지하는 비중이 높았다. 도 21은 주둥이 둘레(-1.20mm) 및 s-Gag(-0.03μg/μl). 얼굴 용적(+7.74 mm3), 눈 거리(+0.02 mm), 주둥이 길이(+0.17 mm) 및 진피 두께(+64.0 μm)는 IV 및 SC 처리 그룹에서 중앙값이 더 높았다. 두 그룹 간의 안면 이형성 분석에서 통계적으로 유의미한 차이는 발견되지 않았다(표 9).
표 9
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000011
5. SC 시술을 받은 그룹의 부작용 모니터링
SC 절차의 부작용을 모니터링하기 위해 마우스 행동, 외모, 식이 감소, 체중 감소 및 사망률을 매일 면밀히 관찰하였다. 절차는 마취 없이 수행되었기 때문에 SC 절차 직후에 마우스 행동을 관찰하였다. 피하 주사 시술을 받은 A군 마우스의 체중 변화 중앙값은 4주령에서 12주령까지 9.3g(6.8-11.9g)이었고 B군 마우스의 체중 변화 중앙값은 12.6g(8.8-15.7g)이었다(도 23). 그룹 B에서 통계적으로 유의한 체중 증가가 있었다(p<0.001).
A군과 B군(도 24)의 피하주사 용량별 소그룹의 체중증가 중앙값은 0.5mg/kg군(A4, B4)에서 69.8%(57.2~107.7%), 69.6%(46.7~107.7%), 112.6%), 2.5mg/kg군(A3, B3)에서 77.1%(56.9~103.5%), 5.0mg/kg군(A2, B2)에서 63.6%(40.2~114.6%) 4~12주령의 그룹(A1, B1) 10mg/kg. 투여량에 따른 그룹간 체중 변화(%)의 유의한 차이는 없었다(p=0.906).
SC 시술을 받은 그룹을 SC 시술만 받은 그룹(A1, A2, A3, A4)과 IV 치료도 받은 그룹(B1, B2, B3, B4)으로 나누었다. 체중변화 중앙값(%)은 피하주사만 받은 그룹은 60.93%(40.24~81.56%), IV 치료도 받은 그룹은 91.67%(47.31~114.60%)였다(도 25, 표 3). 두 그룹 간에 유의한 차이가 있었다(p=<0.001). 그러나 하위군에 따른 체중 증가율(%)을 비교해보면 A4가 59.62%(58.49~62.41%)로 A5가 73.78%(63.58~90.41%)(p=0.040)로 유의한 차이가 있었다(표 10).
표 10
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000012
5-1. SC 절차 유무에 따른 그룹 간 체중 변화
SC 시술을 받은 그룹과 하지 않은 그룹의 체중 증가 중앙값(%)은 각각 75.13%(40.24-125.20%) 및 81.22%(63.58-107.14%)였다(도 26). 두 그룹 간에 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p=0.211).
5-2. 사망률
이 연구에서 4주령의 70마리의 마우스 중 4마리의 마우스가 연구 중에 죽었기 때문에 연구가 끝날 때 66마리의 마우스에 대한 데이터가 수집되었다. SC 시술을 하지 않은 그룹(A5, B7)과 SC 시술을 한 그룹(A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4, B5, B6)의 사망률을 비교한 결과 유의한 차이는 없었다. Fisher의 정확 테스트(p >0.999)를 사용하였다. 치료 용량별 사망률의 통계적 비교 결과는 표 11과 같으며, 유의한 차이는 없었다.
표 11
Figure PCTKR2023020491-appb-img-000013
6. 3D 이미지와 병리학의 상관관계
SC 시술을 받은 그룹은 SC 시술만 받은 그룹(A1, A2, A3, A4)과 IV 치료도 함께 받은 그룹(B1, B2, B3, B4)으로 나누었다. 안면 볼륨 값과 각 그룹의 s-GAG 및 진피 두께 값 간의 상관 관계를 조사했다. 안면 부피는 마우스를 희생시키기 전에 3D 스캔을 사용하여 측정하였고, s-GAG 및 진피 두께 값은 동물을 희생시킨 후 생검 조직을 사용하여 측정하였다. s-GAG 값은 안면 볼륨 값과 상관관계가 없는 것으로 나타났다(A; 상관계수 0.22, p=0.407, B; 상관계수 0.03, p=0.699). 두 그룹 사이의 진피 두께와 안면 부피 사이에는 통계적으로 유의한 상관관계가 있었고(A; 상관계수 0.79, p=<0.001, B; 상관계수 0.89, p<0.001), 두 그룹 모두에서 높은 양의 상관관계가 있음을 나타낸다(도 27).

Claims (10)

  1. 리소좀 효소; 및 히알루론산 또는 이의 약학적으로 허용되는 염을 포함하는 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 리소좀 효소는 알파-L-이듀로니데이즈, 이듀로네이트-2-설파타제, 헤파란 N-설파테이즈, N-아세틸-알파-D-글루코사미니데이즈, 아세틸-CoA:알파-글루코사미나이드-N-아세틸트랜스퍼레이즈, N-아세틸-알파-D-글루코사민-6-설파테이즈, N-아세틸갈락토사민-6 설파테이즈, 베타-갈락토시데이즈, 아릴설파테이즈 B 및 베타-글루쿠로니데이즈로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인, 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 리소좀 효소는 이듀로네이트-2-설파타제(iduronate-2-sulfatase; IDS)인, 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 리소좀 효소는 서열번호 1 또는 2의 아미노산 서열로 이루어진 것인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 리소좀 효소는 0.5 mg/kg 내지 20 mg/kg의 농도로 포함되는 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 히알루론산은 분자량 1000 내지 5000 kDa인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 히알루론산의 약학적으로 허용되는 염은 히알루론산 나트륨, 히알루론산 마그네슘, 히알루론산 아연, 히알루론산 코발트 및 히알루론산 테트라부틸암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인, 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 히알루론산 또는 이의 약학적으로 허용되는 염은 1mg/ml 내지 15mg/ml의 농도로 포함되는 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 뮤코다당질 축적증은 1형 또는 2형 뮤코다당질 축적증인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서, 안면 피하 주사 제형인 뮤코다당질 축적증에서의 안면 이형의 치료용 조성물.
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