KR102205830B1

KR102205830B1 - 솔루블 VEGFR-1 변이체 cDNA를 함유하는 rAAV를 포함하는 황반변성 치료용 조성물

Info

Publication number: KR102205830B1
Application number: KR1020180112734A
Authority: KR
Inventors: 이영일; 이현승; 김예량; 신혜정
Original assignee: 주식회사 큐로진생명과학; 이현승
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: EP3701972A2; CA3080467A1; EP3701972A4; AU2018356076A1; CA3080467C; AU2018356076B2; US20200299356A1; KR20190046628A

Abstract

본 발명은 황반변성 치료 혹은 예방용 약학조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA를 함유하는 재조합벡터, 그리고 이를 포함하는 황반변성 치료 혹은 예방용 약학조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 성인 실명의 원인이 되는 대표적인 망막질환인 나이관련 황반변성을 효과적으로 치료할 수 있고, 예방 효과를 기대할 수 있다.

Description

솔루블 VEGFR-1 변이체 cDNA를 함유하는 rAAV를 포함하는 황반변성 치료용 조성물{Pharmaceutical Composition for Treating Macular Degeneration Containing AAV Including cDNA of Soluble VEGFR Variant}

본 발명은 황반변성 치료용 의약조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA를 함유하는 재조합벡터를 포함하는 황반변성 치료용 의약조성물에 관한 것이다.

황반변성은 망막의 퇴화를 유도하여 실명을 유발하는 질환으로, 나이관련 안과 질환 중 실명을 유발할 수 있는 심각한 질환이다. 황반변성은 습성 황반변성과 건성 황반변성으로 나누어지며, 신생혈관의 생성과 관련하여 망막 황반의 퇴화가 일어나는 것을 습성 황반변성(Wet AMD, Wet Age-Related Macular Degeneration)이라고 하며, 신생혈관관련 황반변성이라고도 한다. 반면 신생혈관 생성과 관련 없이 황반이 퇴화되는 것을 건성 황반변성(dry AMD)이라고 한다.

건성 황반변성의 경우는 노폐물이 망막하에 드루젠(drusen)이라는 황색 침전물을 형성하여 쌓이게 되며, 이것이 커지게 되면 망막 특히 황반으로의 혈류를 방해하고 시야를 가리게 되어 시력에 장애가 발생하게 된다. 건성 황반변성은 급격한 시력 상실을 유발하지는 않지만 습성 황반변성으로 진행할 수 있다.

안구의 색소상피(RPE)와 맥락막 모세혈관 사이에 단백질들이 축적되어 드루젠(drusen)이라는 황색 침전물이 형성되어 쌓이게 되며, 상기 드루젠은 맥락막 모세혈관으로부터의 산소 및 영양분의 이동을 방해하여, 결국 산소의 부족과 물질이동의 방해, 그리고, 염증의 발생을 초래하여, 결국, RPE 세포의 사멸을 초래하여 시력 장애가 발생한다.

이와 같은 표현형을 가지는 건성 황반변성에 대한 치료는 현재 특별한 것이 없으며, 단지 항산화 효과를 가지는 비타민과 미량원소 및 로테인 등의 건강식품으로 다소간의 진행을 느리게 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 최근 보체계 (complement system) 관련 단백질을 타겟으로 하는 다양한 임상연구가 진행되었으나, C3, C5 등을 타겟으로 한 연구들은 모두 실패하였으며, factor blockade를 위해 개발된 단클론항체 약제인 Lampalizumab (Roche사에서 개발)가 개선 효과를 나타내어 임상 3상이 진행 중에 있다.

습성 황반변성(Wet AMD)은 건성 황반변성 환자들 중 5 - 10%에서 발생되며, 시력의 저하가 수년 혹은 십 내지 이십 년의 기간에 걸쳐 진행되는 건성 황반변성와 달리, 치료를 하지 않는 경우에, 수 개월 이내에 실명을 초래할 수 있는 급성질환이다. 습성 황반변성의 경우는 수망막하공간 (subretinal space) 및 망막색소상피하 공간 (subRPE space) 걸친 광범위한 산소분압 및 영양분의 저하, 즉 조직내 허혈 (ischemia) 현상과 여기에 동반되는 염증반응, 산화 스트레스, 면역학적 기전에서 중요한 역할을 하는 보체계가 작용하여, 맥락막 신생혈관 (CNV; Choroidal neovascularization)이 특징적으로 망막하 공간 혹은 망막색소상피하 공간에 발생하게 되어, 장액유출 및 출혈을 초래하게 된다.

맥락막 신생혈관(CNV)의 발생에는 내피세포, RPE cell, 단핵구, 대식세포 등을 포함하는 염증 세포(inflammatory cells)가 관여하는 것으로 알려져 있다. 습성 황반변성에 대한 치료는 2005년경부터 VEGF 항체를 사용하여 많은 환자에서 실명을 감소시키고 있다. 이와 같은 약제의 사용은 맥락막 신생혈관 발생에 VEGF가 주된 역할을 하는 것으로 알려져 있기 때문이다. 그러나, VEGF 항체의 사용은 맥락막 신생혈관의 형성 및 성장을 완벽하게 억제하지는 못하며, 특히, 맥락막 신생혈관이 발생하는 망막의 중앙부인 광수용체세포는 아래에 존재하는 RPE 조직의 붕괴로 결국, 수년의 시간이 지나면, 기능을 잃게 된다. 또한, VEGF 항체를 사용하여도 맥락막 신생혈관의 표면에 존재하는 내피세포에만 작용하므로 맥락막 신생혈관의 크기는 줄지 않고 계속 증가하게 된다.

황반변성은 환경적, 유전적, 노화 등 다양한 발병기전에 의한 질환으로 단일 표적에 의한 약물로 치료하는 것은 치료의 한계가 있으며, 현재 시판된 약물은 초기 매월 또는 2개월에 한번 안구 내 주사를 시술 받아야 하는 단점이 있다.

한편, 유전자 치료법은 유전자 전달 및 발현에 의하여 질병을 치료하는 방법으로서, 약물치료와는 달리 장애가 있는 특정 유전자를 목표로 유전적 결함을 교정하는 치료법이다. 유전자 치료의 궁극적인 목표는 살아있는 세포를 유전적으로 변형하여 유익한 치료 효과를 얻는 것이다. 상기 치료법은 질환부위로 유전인자의 정확한 전달, 생체 내에서의 완전한 분해, 독성 및 면역 항원성 부재(不在) 및 유전인자의 장기간 안정적인 발현이라는 장점을 지니고 있어서, 질병치료에 있어 더할 나위없는 최선의 치료법으로 각광받고 있다.

유전자 치료는 특정 질병에 치료효과를 나타내는 유전자를 도입하거나, 항암제 등에 저항성을 나타내도록 정상세포의 저항기능을 증강시키거나, 각종 유전성 질환자에 있어서 변형되거나 소실된 유전자를 대체하는 방법 등이 있다.

유전자 치료법은 크게 생체내(in vivo)와 생체외(ex vivo) 두 가지로 구분된다. In vivo 유전자 치료법은 치료 유전자를 직접 체내에 주입하는 것이고, ex vivo 유전자 치료법은 일차적으로 목적 세포(target cell)를 시험관내에서 배양하고, 이들 세포에 유전자를 도입시킨 다음, 유전자 변형된 세포를 다시 체내로 주입하는 것이다. 현재 유전자 치료 연구 분야에서는 in vivo 유전자 치료법보다는 ex vivo 유전자 치료법을 많이 사용하고 있다.

유전자 전달기술은 크게 바이러스를 수송체로 사용하는 방법(viral vector-based transfer method), 합성 인지질이나 합성 양이온성 고분자 등을 사용하는 비바이러스성 방법(non-viral delivery method) 및 세포막에 일시적인 전기자극을 가하여 유전자를 도입하는 전기투과법(electroporation) 등의 물리적 방법으로 구분할 수 있다.

상기 유전자 전달기술 중에서, 바이러스 수송체 또는 바이러스 벡터로 사용되는 바이러스로는 RNA 바이러스 벡터(레트로바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터 등)와 DNA 바이러스 벡터(아데노바이러스 벡터, 아데노-부속 바이러스 벡터 등)가 있으며, 이 외에도 단순포진바이러스 벡터(herpes simplex viral vector), 백시니아 바이러스 벡터(vaccinia virus vector), 알파 바이러스 벡터(alpha viral vector) 등이 있다.

한편, 아데노바이러스(adenovirus)는 클로닝 벡터(cloning vector)로 여러 가지 장점을 가지는데, 중간정도의 크기로 세포 핵 속에서 복제될 수 있으며, 임상적으로 무독성이고, 외부 유전자를 삽입하여도 안정적이며, 유전자의 재배열이나 손실이 일어나지 않고, 진핵생물을 형질전환 시킬 수 있으며, 숙주세포 염색체에 통합되어도 안정적이면서도 높은 수준으로 발현된다. 아데노바이러스의 좋은 숙주세포는 인간의 조혈, 림프, 골수종의 원인이 되는 세포이다. 그러나, 선상 DNA라서 증식이 어렵고, 감염된 바이러스를 회복시키는 것이 쉽지 않으며, 바이러스의 감염율이 낮다. 또한 전달된 유전자의 발현이 1~2주 후에 가장 많이 되고, 일부 세포에서는 3~4주정도만 발현이 유지된다. 또한, 문제가 되는 것은 높은 면역 항원성을 갖는다는 것이다.

아데노-부속 바이러스(adeno-associated virus, AAV)는 상기와 같은 문제점들을 보완할 수 있으면서, 유전자 치료제로의 많은 장점을 가지고 있어 최근에 선호되고 있다. AAV는 단일가닥의 원바이러스(provirus)로서, 복제하기 위하여 보조바이러스를 필요로 하고, AAV 게놈(genome)은 4,680bp로서 감염세포의 염색체 19번 특정부위에 삽입이 가능하다. 트랜스 유전자(trans-gene)는 각각 145bp의 두 개의 역위말단반복(inverted terminal repeat, ITR) 서열부분과 시그날 서열(signal sequence)부분에 의해 연결된 플라스미드 DNA(plasmid DNA)에 삽입된다. AAV 기반 유전자 치료제를 생산하기 위해서는 추가적으로 AAV rep 부분과 cap 부분을 발현시키는 다른 플라스미드 DNA를 함께 트랜스팩션(transfection)시키며 동시에 AAV 증폭에 절대적으로 필요한 아데노바이러스는 보조바이러스(helper virus)로 직접 첨가하거나, 증폭에 중요한 기능을 하는 아데노바이러스 유전자(E1, E4, VA RNA 유전자)를 포함하는 별도의 플라스미드 형태로 첨가한다.

AAV는 유전자를 전달하는 숙주세포의 범위가 넓고, 반복투여 시 면역 부작용이 적으며, 유전자 발현 기간이 수년간 유지되는 장점을 지니고 있다. 더구나, AAV 게놈이 숙주세포의 염색체에 통합되어도 안전하고, 숙주의 유전자발현을 변형시키거나 재배열시키지 않는다.

혈관내피성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF)는 fms-유사 티로신키나아제 수용체인 Flt-1 및 KDR/Flk-1의 쌍에 결합하여 작용하며, 후자와의 상호 작용이 혈관신생과정(angiogenic process)을 유도한다. 솔루블 Flt-1 (sFLT-1)은 Flt-1에 존재하는 막확장영역(membrane-spanning domain)이 없는 변형된 수용체(soluble variant)로 선택적 스플라이싱 과정이 의해 자연 발생적으로 생성되는 가용성 변형체이다. sFlt-1은 높은 친화성으로 VEGF에 직접 결합하여, VEGF가 KDR/Flk-1과 상호작용하지 못하게 함으로써, 항-VEGF 활성(anti-VEGF activity, anti-angiogenic activity)을 나타낸다. sFlt-1은 또한 KDR/Flk-1 자체와 결합하여 비활성 헤테로다이머를 형성한다. 이러한 항-VEGF 활성은 항-혈관신생 활성(anti-angiogenic activity)으로 기능하므로 항-VEGF 활성을 이용한 항체 및 융합단백질이 가장 우수한 황반변성 치료제로 현재 사용되고 있으며, 제넨텍이 개발하여 노바티스가 판매하고 있는 루센티스 (Ranibizumab, Lucentis), 리제네론 제약회사가 개발한 아일리아 (Aflibercept, Eylea), 그리고 아바스틴 (Bevacizumab, Avastin) 등이 이에 해당한다. 그러나 이들 단백질 치료제는 1-2개월에 한 번씩 안구에 주사를 맞아야 하고, 이에 따른 부작용이 심각하므로, 한번 주사로 장기간 치료효능이 있는 근원적인 황반변성 치료제 개발이 매우 필요하다.

이에, 본 발명자들은 단일 투여만으로도 수년간 치료효과를 나타낼 수 있는 새로운 황반변성 치료제를 개발하고자 예의 노력한 결과, 그동안 연구된 자연발생적인 솔루블 VEGF 수용체가 아닌 새로운 영역을 포함한 솔루블 VEGF 수용체 변이체를 개발하여 아데노-부속 바이러스 벡터(adeno-associated viral vector, AAV)에 패키징한 유전자치료제를 황반변성 모델 마우스에 투여하는 경우, 맥락막 신생혈관이 억제되고 병반 크기가 감소하는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

1. 대한민국 공개특허공보 제10-2018-028890호(2018년3월 19일)]

1. Aiello et al., PNAS, 92:10457-10461, 1995 2. Davis-Smyth et al., EMBO J., 1996, 15:4919-4927, 1996 3. Barleon et al., J Biol Chem., 1997, 272:10382-10388, 1997

본 발명의 목적은 단일 투여 만으로도 수년간 치료효과를 나타낼 수 있는 황반변성 치료용 조성물을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1로 표시되는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA를 함유하는 재조합 벡터를 제공한다.

본 발명은 또한, 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA(sVEGFRv-1 cDNA)를 함유하는 재조합 벡터를 포함하는 황반변성치료 또는 예방용 약학조성물을 제공한다.

본 발명에 따르면, 단일 투여만으로 수년간 황반변성 환자의 맥락막 신생혈관 형성을 억제하여 황반변성을 치료하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1A는 본 발명에서 사용한 rAAV2-sVEGFRv-1에 삽입된 솔루블 VEGF 수용체 변이체의 구성을 자연발생적 솔루블 VEGF 수용체인 sFlt-1과 비교하여 나타낸 것이다.
도 1B~D는 rAAV2-sVEGFRv-1 또는 rAAV2-GFP를 처리한 HeLa세포에서 sVEGFRv-1 단백질 발현이 세포로부터 배지로 분비되고 가용성 솔루블 형태로 발현되는 것을 웨스턴 블롯으로 확인한 결과(도 1B) 및 ELSA 분석으로 확인한 결과(도 1C 및 D)를 나타낸 것이다.
도 1E 및 도 1F는 rAAV2-sVEGFRv-1 또는 rAAV2-GFP이 처리된 인간 제대 정맥 내피 세포(HUVEC)의 세포이동 분석(migration assay) 결과를 나타낸 것이다.
도 2 A 및 C는 rAAV2-sVEGFRv-1 또는 rAAV2-GFP를 처리한 인간 망막 색소 상피세포(ARPE-19 세포)에서 sVEGFRv-1 또는 GFP의 발현을 RT-PCR로 확인한 결과를 나타낸 것이고, B 및 D는 rAAV2-sVEGFRv-1 또는 rAAV2- GFP를 처리한 랫드의 안구조직에서 VEGFRv-1 또는 GFP의 발현을 RT-PCR로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 레이저를 조사하여 맥락막 신생혈관 (choroidal neovascularization, CNV)을 유도한 황반변성모델인 마우스 CNV모델에서 신생혈관 생성에 대한 항 혈관 신생 효능을 평가하기 위해 phalloidin (좌측)과 anti-CD31 (가운데)으로 전체 마운트를 면역 염색하여 나타낸 것으로, 비처리군 (A-C), rAAV2-GFP 처리군 (D-F), rAAV2-sVEGFRv-1 처리군(G-1) 및 베바시주맙(bevacizumab) 처리군(J-L)을 나타낸다. M은 CNV 사이즈를 비처리군과 비교하여 통계분석한 결과를 나타낸 것이다 (n = 5, **; P <0.01). "Beva"는 베바시주맙 처리군을 나타낸다.
도 4는 anti-F4/80을 이용하여 염증세포의 맥락막 침윤을 면역조직화학적으로 분석한 결과를 나타낸 것으로, 비처리군 (A-C), rAAV2-GFP 처리군 (D-F), rAAV2-sVEGFRv-1 처리군(G-1) 및 베바시주맙 처리군(J-L)을 나타낸다. "Beva"는 베바시주맙 처리군을 나타낸다. M은 anti-F4/80에 대한 염색 정도를 비처리군과 비교하여 통계분석한 결과를 나타낸 것이다 (n = 5, **; P <0.01). "Beva"는 베바시주맙 처리군을 나타낸다.
도 5는 CD11b와 pan cytokeratin 발현으로, 각각 염증세포의 침윤과 섬유화를 면역조직화학적으로 분석한 결과를 나타낸 것으로, 비처리군 (A-D), rAAV2-GFP 처리군 (E-H), rAAV2-sVEGFRv-1 처리군(I-L) 및 베바시주맙 처리군(M-P)을 나타낸다. "Beva"는 베바시주맙 처리군을 나타낸다. Q는 anti-CD11b에 대한 염색 정도를 비처리군과 비교하여 통계분석한 결과를 나타낸 것이다 (n = 5, **; P <0.01). "Beva"는 베바시주맙 처리군을 나타낸다. R은 pan cytokeratin에 대한 염색 정도를 비처리군과 비교하여 통계분석한 결과를 나타낸 것이다 (n = 5, *; P <0.05). "Beva"는 베바시주맙 처리군을 나타낸다.
도 6은 TUNEL 양성 세포를 확인한 것으로, 비처리군 (A-C), rAAV2-GFP 처리군 (D-F), rAAV2-sVEGFRv-1 처리군(G-1) 및 베바시주맙 처리군(J-L)을 나타낸다. "Beva"는 베바시주맙(bevacizumab) 처리군을 나타낸다. M은 TUNEL 양성세포를 비처리군과 비교하여 통계분석한 결과를 나타낸 것이다 (n = 5, **; P <0.01). "Beva"는 베바시주맙 처리군을 나타낸다.

나이관련 황반변성은 연령이 증가하면서 발병 빈도가 높아지기는 하지만, 환경적인 요인도 포함되어 있어 환자의 수는 매년 증가하고 있는 실명 유발 망막 질환이다. 현재 신생혈관 관련 습성 황반변성의 치료기전은 VEGF 관련 발병 기전을 저해하여 치료하는 방향으로 발전하고 있으며, 대부분의 치료제도 VEGF 기전과 연결되어 있다.

본 발명에서는 신생혈관 관련 황반변성을 억제하기 위하여 재조합 아데노부속바이러스(AAV)에 치료 유전자를 탑재하여, 망막에 치료유전자를 전달하는 치료제를 개발하였고, 동물 모델을 이용하여 확인하였다.

본 발명에서는 신생혈관에 의해 발병하는 황반변성을 억제하기 위하여 재조합 아데노부속바이러스(AAV)에 솔루블 VEGFR-1 변이체 치료 유전자를 탑재하여, 망막에서의 VEGF의 활성을 차단하고자 솔루블 VEGFR-1 유전자 치료제 후보물질인 rAAV2-솔루블 VEGFRv-1 (rAAV2-sVEGFRv-1)을 개발하였고, CNV(맥락막 신생혈관) 유도 동물모델을 이용하여 이의 치료효능을 확인하였다. 또한 기존의 항체 기반 약제인 베바시주맙의 치료효능과 비교하여 rAAV2-솔루블 VEGFRv-1 유전자 치료제가 우수한 효능을 가지는 것을 확인하였다.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 서열번호 1로 표시되는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA를 함유하는 재조합 벡터에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA는 인간 혈관내피 성장인자 수용체(VEGFR)1 유전자(XM_017020485.1, NCBI reference Sequence, NIH)에서 스패닝 뉴클레오티드 위치 282-2253의 단편으로, 총 1,972bp 크기(서열번호 1)를 가진다.

본 발명에 있어서, 상기 재조합벡터는 바람직하게는 아데노부속 바이러스인 것을 특징으로 할 수 있고, 더욱 바람직하게는 rAAV2 또는 다른 혈청형 타입 rAAV인 것을 특징으로 할 수 있다.

다른 관점에서, 본 발명은 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA를 함유하는 재조합 백터를 포함하는 황반변성 치료용 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA는 인간 혈관내피 성장인자 수용체(VEGFR)1 유전자(XM_017020485.1, NCBI reference Sequence, NIH)에서 스패닝 뉴클레오티드 위치 282-2253의 단편으로, 총 1,972bp 크기(서열번호 1)를 가지며, 도 1A에 나타낸 바와 같이, VEGF 및 PIGF와의 결합 부위를 가지는 6개의 면역글로블린 유사 도메인과 31개의 N-말단이 FLT-1과 동일한 변이체로, FLT-1의 자연발생적인 변이체인 sFLT-1는 6개 면역글로불린 유사 도메인과 FLT-1과는 다른 37개의 아미노산으로 구성된 테일을 가지고 있어, 변이체의 구성이 서로 상이하다(Kendall, R.L. and Thomas, K.A.. Proc . Natl . Acad . Sci. USA 90, 10705~10709, 1993).

본 발명에 있어서, 상기 재조합벡터는 아데노부속 바이러스인 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직하게는 rAAV2 또는 다른 혈청형 타입 rAAV인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서는 솔루블 VEGF 수용체 변이체(sVEGFRv-1) cDNA를 포함하는 재조합 벡터인 rAAV2-sVEGFRv-1을 제작하기 위해 CMV 프로모터, SV40 폴리아데닐화 시그널 및 두개의 ITR를 함유하는 pAAV-F.IX cis 플라스미드(미국특허 제6,093,392호)에 sVEGFRv-1 cDNA를 삽입하여, pAAV-sVEGFRv-1를 제작하고, pAAV-sVEGFRv-1, pAAV-R2C2 및 pHelper를 HEK293(ATCC CRL-1573) 세포에 모두 트랜스팩션시킨 다음, 72시간 배양한 후, HEK293 세포를 모아서 초음파 파쇄하고, 재조합 AAV (rAAV) particle을 CsCl 밀도구배 원심분리를 2번 반복하여, RI(Refractive Index)가 1차에서는 1.37~1.42 g/mL, 그리고 2차에서는 1.35~1.43 g/mL 인 부분을 모아 순수하게 분리하여 rAAV2-sVEGFRv-1 벡터를 수득하였다.

본 발명의 다른 양태에서는 상기 제작된 rAAV2-sVEGFRv-1의 항 VEGF 활성을 확인하였다. rAAV2-sVEGFR-1로 처리된 HUVEC 세포에 VEGF를 처리하였을 때, 대조군인 벡터 비처리군 또는 rAAV2-GFP 처리군 보다 rAAV2-sVEGFRv-1 처리군에서 HUVEC 세포의 세포이동이 감소하는 것을 확인하여, VEGF 활성이 감소되는 것을 확인하였다.

본 발명의 또다른 양태에서는, rAAV2-sVEGFRv-1 처리된 CNV 마우스 모델의 망막절편을 항 CD31과 phalloidin으로 면역 염색하여, 생성된 맥락막 신생혈관(CNV)의 형성 강도를 확인한 결과, 비처리 대조군 마우스 및 rAAV-GFP를 유리 체내에 주사한 마우스에서는 RPE의 손상 및 관통하는 새로운 혈관의 형성이 쉽게 관찰되었으나, rAAV2-sVEGFRv-1가 안구 유리체 내로 주사된 마우스에서는 맥락막 신생혈관(CNV) 형성이 현저히 억제된 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 또 다른 양태에서는 rAAV2-sVEGFRv-1 처리된 CNV 마우스 모델의 망막절편에서 대식세포와 백혈구가 감소하여, 염증 세포 침윤이 감소되는 것을 확인하였으며, 이러한 감소효과는 비록 통계적으로 유의미하지는 않으나, 양성대조군인 베바시주맙 처리군보다 높았다.

본 발명의 또 다른 양태에서는 rAAV2-sVEGFRv-1의 항섬유화 효과를 확인하기 위하여, 항-pan cytokeratin (ab27988; Abcam, San Francisco, CA)으로 횡단 망막 절편을 면역 염색한 결과, rAAV2-sVEGFRv-1 처리군의 경우(2534.7 ± 703.5, n = 3), 베바시주맙 처리군(2507.0 ± 585.4, n = 3)과 유사하게 항-pan cytokeratin 양성 세포 수가 현저히 줄어들어, 습윤 황반변성(AMD)에서 특징적으로 발생하는 망막 섬유증이 억제 효과가 있는 것을 확인하였다(도 5R).

본 발명의 또 다른 양태에서는 rAAV2-sVEGFRv-1의 세포사멸효과를 확인하기 위하여, TUNEL 양성 세포를 확인한 결과, rAAV2-sVEGFRv-1이 처리된 마우스에서 채취 한 샘플에서 TUNEL 양성 세포가 현저히 적었으며, 이러한 세포사멸의 감소는 베바시주맙 처리에 의한 세포사멸 감소와 유사하였다(도 6M).

본 발명의 또 다른 양태에서는 rAAV2-sVEGFRv-1를 황반변성 CNV 마우스 모델에서 유리체강 내로 주사하여, 낮은 농도로 주입하여도 양성대조군인 베바시주맙과 유사한 효능을 나타내는 것으로 확인되었다.

따라서, 본 발명의 황반변성 치료용 조성물은 기존의 베바시주맙 등의 치료제가 가지고 있던 문제점인 반복적으로 매월 안구내 주사를 수행해야 하는 고통과 주사로 인한 안구손상 및 감염 등 부작용, 높은 치료비용 등을 극복할 수 있는 AAV 기반 유전자치료제이다.

본 발명에서는 rAAV2-sVEGFR-1의 항-신생혈관 효과, 항-염증 효과 및 항-섬유화효과를 확인하여, 본 발명의 rAAV2-sVEGFR-1이 황반변성 치료제로 알려진 베바시주맙과 유사한 치료효과를 나타내는 것을 확인하였다. 아울러, 본 발명의 rAAV2-sVEGFR-1는 베바시주맙과 같이 매월 안구에 직접 주사할 필요 없이, 1회 주사로 2~3년간의 지속적인 치료효과를 나타낼 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 황반변성 치료용 조성물은 주사제 제형으로 제조될 수 있으며, 상기 주사제 제형의 경우, Ethyl oleate, Polyvinylpyrrolidone (PVP10), Ganglioside Sodium L-lactate, Zinc chloride 및 Sucrose로 구성된 군에서 선택되는 안정화제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직한 양태로는 HEPES buffer (20mM, pH 7.4)에 Ethyl oleate 10mg/ml, PVP10 1mg/ml, GM1 0.1mg/ml, Sodium L-lactate 1mg/ml, Zinc chloride 0.1mg/ml, Sucrose 10mg/ml으로 사용할 수 있다.

발명의 약제학적 조성물에 사용된 담체는 약제학적으로 허용되는 담체, 보조제 및 비히클을 포함하며 총괄적으로 “약제학적으로 허용되는 담체”라고 한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 사용될 수 있는 약제학적으로 허용되는 담체로는 이들로 한정되는 것은 아니지만 이온 교환, 알루미나, 알루미늄 스테아레이트, 레시틴, 혈청 단백질(예, 사람 혈청 알부민), 완충 물질(예, 여러 인산염, 글리신, 소르브산, 칼륨 소르베이트, 포화 식물성 지방산의 부분적인 글리세라이드 혼합물), 물, 염 또는 전해질(예, 프로타민 설페이트, 인산수소이나트륨, 인산수소칼륨, 염화나트륨 및 아연 염), 교질성 실리카, 마그네슘 트리실리케이트, 폴리비닐 피롤리돈, 셀룰로즈-계 기질, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈, 폴리아릴레이트, 왁스, 폴리에틸렌-폴리옥시프로필렌-차단 중합체, 폴리에틸렌 글리콜 및 양모지 등이 포함된다.

본 발명의 치료용 조성물은 비경구 투여가 바람직하다. 본원에 사용된 용어 “비경구”는 피하, 피내, 정맥내, 근육내, 관절내, 활액낭내, 흉골내, 경막내, 병소내 및 두개골내 주사 또는 주입 기술을 포함한다.

약제학적 조성물은 멸균 주사용 수성 또는 유성 현탁액으로서 멸균 주사용 제제의 형태일 수 있다. 이 현탁액은 적합한 분산제 또는 습윤제(예, 트윈 80) 및 현탁화제를 사용하여 본 분야에 공지된 기술에 따라 제형될 수 있다. 멸균 주사용 제제는 또한 무독성의 비경구적으로 허용되는 희석제 또는 용매중의 멸균 주사용액 또는 현탁액(예, 1,3-부탄디올중의 용액)일 수 있다. 허용적으로 사용될 수 있는 비히클 및 용매로는 만니톨, 물, 링겔 용액 및 등장성 염화나트륨 용액이 있다. 또한, 멸균 불휘발성 오일이 통상적으로 용매 또는 현탁화 매질로서 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 합성 모노 또는 디글리세라이드를 포함하여 자극성이 적은 어떠한 불휘발성 오일도 사용할 수 있다. 올레산 및 이의 글리세라이드 유도체와 같은 지방산이 약제학적으로 허용되는 천연 오일(예, 올리브유 또는 피마자유), 특히 이들의 폴리옥시에틸화된 것과 마찬가지로 주사 제제에 사용될 수 있다.

본 발명의 조성물은 통상적인 항염증제와 혼합하거나 매트릭스 메탈로프로테아제 억제제, 리폭시게나제 억제제 및 IL-1β외의 사이토킨의 억제제와 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한 염증과 같은 IL-1 매개된 질환 증세를 예방 또는 퇴치하기 위해 면역조절제(예, 브로피리민, 항-사람 알파 인터페론 항체, IL-2, GM-CSF, 메티오닌 엔케팔린, 인터페론 알파, 디에틸디티오카바메이트, 종양 괴사 인자, 날트렉손 및 rEPO) 또는 프로스타글란딘과 배합하여 투여할 수 있다. 본 발명의 조성물이 다른 치료 제제와 배합하여 투여될 때 이들은 환자에게 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있다. 다른 방도로서, 본 발명에 따른 약제학적 조성물은 일반식(1)의 조성물과 상기된 다른 치료 또는 예방제와 혼합하여 이루어질 수 있다.

단일 용량형을 만들기 위해 담체 물질과 배합될 수 있는 항체의 양은 치료받는 숙주 및 특정 투여방식에 따라 다양할 수 있다.

그러나, 특정 환자에 대한 특정 유효량은 사용된 특정 화합물의 활성, 연령, 체중, 일반적인 건강, 성별, 규정식, 투여시간, 투여경로, 배출율, 약물 배합 및 예방 또는 치료될 특정 질환의 중증을 포함한 여러 요인에 따라 변할 수 있음은 이해될 것이다. 본 발명에 따른 의약 조성물은 환제, 당의정, 캡슐, 액제, 겔, 시럽, 슬러리, 현탁제로 제형될 수 있다.

바람직한 양태로서, 비경구적 투여의 경우 본 발명의 의약 조성물은 수용성 용액으로 제조할 수 있다. 바람직하게는, 한스 용액 (Hank's solution), 링거 용액 (Ringer's solution) 또는 물리적으로 완충된 염수와 같은 물리적으로 적절한 완충용액을 사용할 수 있다. 수용성 주입 (injection) 현탁액은 소디움 카복시메틸 셀루로스, 솔비톨 또는 덱스트란과 같이 현탁액의 점도를 증가시킬 수 있는 기질을 첨가할 수 있다. 덧붙여서, 활성 성분의 현탁액은 적합한 유질의 주입 현탁액 (oily injection suspensions)으로 제조될 수 있다. 적합한 친지성 용매 또는 담체는 참기름과 같은 지방산 또는 에틸 올레이트, 트리글리세라이드 또는 리포솜과 같은 합성 지방산 에스테르를 포함한다. 복수양이온성 비지질 아미노 폴리머(polycationic amino polymers)도 운반체로서 사용될 수 있다. 임의로, 현탁액은 화합물의 용해도를 증가시키고 고농도의 용액을 제조하기 위해 적합한 안정화제 또는 약제를 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어 "치료"는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA(sVEGFRv-1 cDNA)를 함유하는 재조합 벡터를 포함하는 약학적 조성물의 투여로 상기 질환들의 증세가 호전되거나 완치되는 모든 행위를 의미한다.

본 발명에서, "벡터 (vector)"는 적합한 숙주 내에서 DNA를 발현시킬 수 있는 적합한 조절 서열에 작동가능하게 연결된 DNA 서열을 함유하는 DNA 제조물을 의미한다. 벡터는 플라스미드, 파지 입자, 또는 간단하게 잠재적 게놈 삽입물일 수 있다. 적당한 숙주로 형질전환되면, 벡터는 숙주 게놈과 무관하게 복제하고 기능할 수 있거나, 또는 일부 경우에 게놈 그 자체에 통합될 수 있다. 플라스미드가 현재 벡터의 가장 통상적으로 사용되는 형태이므로, 본 발명의 명세서에서 "플라스미드 (plasmid)" 및 "벡터 (vector)"는 때로 상호 교환적으로 사용된다. 본 발명의 목적상, 플라스미드 벡터를 이용하는게 바람직하다. 이러한 목적에 사용될 수 있는 전형적인 플라스미드 벡터는 (a) 숙주세포당 수백 개의 플라스미드 벡터를 포함하도록 복제가 효율적으로 이루어지도록 하는 복제 개시점, (b) 플라스미드 벡터로 형질전환된 숙주세포가 선발될 수 있도록 하는 항생제 내성 유전자 및 (c) 외래 DNA 절편이 삽입될 수 있는 제한효소 절단부위를 포함하는 구조를 지니고 있다. 적절한 제한효소 절단부위가 존재하지 않을지라도, 통상의 방법에 따른 합성 올리고뉴클레오타이드 어댑터(oligonucleotide adaptor) 또는 링커(linker)를 사용하면 벡터와 외래 DNA를 용이하게 라이게이션(ligation)할 수 있다.

라이게이션 후에, 벡터는 적절한 숙주세포로 형질전환 되어야 한다. 본 발명에 있어서, 선호되는 숙주세포는 원핵세포이다. 적합한 원핵 숙주세포는 E. coli DH5α, E. col JM101, E. coli K12, E. coli W3110, E. coli X1776, E. coli XL-1Blue(Stratagene), E. coli B, E. coli B21 등을 포함한다. 그러나 FMB101, NM522, NM538 및 NM539와 같은 E. coli 균주 및 다른 원핵생물의 종(speices) 및 속(genera)등이 또한 사용될 수 있다. 전술한 E. coli에 덧붙여, 아그로박테리움 A4와 같은 아그로박테리움 속 균주, 바실루스 섭틸리스(Bacillus subtilis)와 같은 바실리(bacilli), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 세라티아 마르게센스(Serratia marcescens)와 같은 또 다른 장내세균 및 다양한 슈도모나스(Pseudomonas) 속 균주가 숙주세포로서 이용될 수 있다.

원핵세포의 형질전환은 Sambrook et al., supra의 1.82 섹션에 기술된 칼슘 클로라이드 방법을 사용해서 용이하게 달성될 수 있다. 선택적으로, 전기천공법(electroporation)(Neumann et al., EMBO J., 1:841, 1982) 또한 이러한 세포들의 형질전환에 사용될 수 있다.

본 발명에서 "발현 조절 서열 (expression control sequence)"이라는 표현은 특정한 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열의 발현에 필수적인 DNA 서열을 의미한다. 이러한 조절 서열은 전사를 실시하기 위한 프로모터, 그러한 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다. 예를 들면, 원핵생물에 적합한 조절 서열은 프로모터, 임의로 오퍼레이터 서열 및 리보좀 결합 부위를 포함한다. 진핵세포는 프로모터, 폴리아데닐화 시그날 및 인핸서가 이에 포함된다. 플라스미드에서 유전자의 발현 양에 가장 영향을 미치는 인자는 프로모터이다. 고 발현용의 프로모터로서 SRα 프로모터와 사이토메가로바이러스 (cytomegalovirus) 유래 프로모터 등이 바람직하게 사용된다. 본 발명의 DNA 서열을 발현시키기 위하여, 매우 다양한 발현 조절 서열중 어느 것이라도 벡터에 사용될 수 있다. 유용한 발현 조절서열에는, 예를 들어, SV40 또는 아데노바이러스의 초기 및 후기 프로모터들, lac 시스템, trp 시스템, TAC 또는 TRC 시스템, T3 및 T7 프로모터들, 파지 람다의 주요 오퍼레이터 및 프로모터 영역, fd 코드 단백질의 조절 영역, 3-포스포글리세레이트 키나제 또는 다른 글리콜분해 효소에 대한 프로모터, 상기 포스파타제의 프로모터들, 예를 들어, Pho5, 효모 알파-교배 시스템의 프로모터 및 원핵세포 또는 진핵 세포 또는 바이러스의 유전자 발현을 조절하는 것으로 알려진 기타 다른 서열 및 이들의 여러 조합이 포함된다. T7 프로모터는 대장균에서 본 발명의 단백질을 발현시키는데 유용하게 사용될 수 있다.

핵산은 다른 핵산 서열과 기능적 관계로 배치될 때 "작동가능하게 연결 (operably linked)"된다. 이것은 적절한 분자 (예를 들면, 전사 활성화 단백질)은 조절 서열(들)에 결합될 때 유전자 발현을 가능하게 하는 방식으로 연결된 유전자 및 조절 서열(들)일 수 있다. 예를 들면, 전서열(pre-sequence) 또는 분비 리더 (leader)에 대한 DNA는 폴리펩타이드의 분비에 참여하는 전단백질로서 발현되는 경우 폴리펩타이드에 대한 DNA에 작동가능하게 연결되고; 프로모터 또는 인핸서는 서열의 전사에 영향을 끼치는 경우 코딩서열에 작동가능하게 연결되거나; 또는 리보좀 결합 부위는 서열의 전사에 영향을 끼치는 경우 코딩 서열에 작동가능하게 연결되거나; 또는 리보좀 결합 부위는 번역을 용이하게 하도록 배치되는 경우 코딩 서열에 작동가능하게 연결된다. 일반적으로, "작동가능하게 연결된"은 연결된 DNA 서열이 접촉하고, 또한 분비 리더의 경우 접촉하고 리딩 프레임 내에 존재하는것을 의미한다. 그러나, 인핸서 (enhancer)는 접촉할 필요가 없다. 이들 서열의 연결은 편리한 제한 효소 부위에서 라이게이션(연결)에 의해 수행된다. 그러한 부위가 존재하지 않는 경우, 통상의 방법에 따른 합성 올리고뉴클레오티드 어댑터 (oligonucleotide adaptor) 또는 링커(linker)를 사용한다.

본원 명세서에 사용된 용어 "발현 벡터"는 통상 이종의 DNA의 단편이 삽입된 재조합 캐리어 (recombinant carrier)로서 일반적으로 이중 가닥의 DNA의 단편을 의미한다. 여기서, 이종 DNA는 숙주 세포에서 천연적으로 발견되지 않는 DNA인 이형 DNA를 의미한다. 발현 벡터는 일단 숙주 세포내에 있으면 숙주 염색체 DNA와 무관하게 복제할 수 있으며 벡터의 수 개의 카피 및 그의 삽입된 (이종) DNA가 생성될 수 있다.

당업계에 주지된 바와 같이, 숙주세포에서 형질감염 유전자의 발현 수준을 높이기 위해서는, 해당 유전자가, 선택된 발현 숙주 내에서 기능을 발휘하는 전사 및 해독 발현 조절 서열에 작동가능하도록 연결되어야만 한다. 바람직하게는 발현 조절서열 및 해당 유전자는 세균 선택 마커 및 복제 개시점 (replication origin)을 같이 포함하고 있는 하나의 발현 벡터 내에 포함되게 된다.

상술한 발현 벡터에 의해 형질전환 또는 형질감염된 숙주 세포는 본 발명의 또 다른 측면을 구성한다. 본원 명세서에 사용된 용어 "형질전환"은 DNA를 숙주로 도입하여 DNA가 염색체외 인자로서 또는 염색체 통합완성에 의해 복제 가능하게 되는 것을 의미한다. 본원 명세서에 사용된 용어 "형질감염"은 임의의 코딩 서열이 실제로 발현되든 아니든 발현 벡터가 숙주 세포에 의해 수용되는 것을 의미한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1:마우스 황반변성 모델의 확립

검은색 마우스C57 BL/6를 사용하여 황반변성 마우스 모델을 확립하였다. 마우스의 황반변성은 망막 레이저를 이용하여 다음과 같이 유도하였다.

마우스를 동물 마취제(40 mg/kg zolazepam/tiletamine 및 5 mg/kg xylazine)를 복강주사하여 전신 마취한 후, 동공 확장제(0.5% tropicamide 및 2.5% phenylephrine)로 동공을 확장시킨 후, 망막 레이저인 532nm 파장의 레이저로 시신경 주위로 직경 200μm (20mS, 100mW)의 크기의 원형으로 레이저를 조사하여, 레이저 광응고술로, 맥락막 신생혈관(choroidal neovascularization, CNV)을 유도하였다.

실시예 2: rAAV2-sVEGFRv-1의 제작

솔루블 VEGF 수용체-1 변이체(sVEGFRv-1)는 인간혈관내피성장인자수용체(VEGFR)1 유전자(XM_017020485.1, NCBI reference Sequence, NIH)를 이용하여 디자인하였다.

본 발명의 sVEGFRv-1는 도 1A에 나타낸 바와 같이, VEGF 및 PIGF와의 결합 부위를 가지는 6개의 면역글로블린 유사 도메인과 31개의 N-말단이 FLT-1과 동일한 변이체이며, FLT-1의 자연발생적인 변이체인 FLT-1s는 6개 면역글로불린 유사 도메인과 FLT-1과는 다른 37개의 아미노산으로 구성된 테일을 가지고 있어, 변이체의 구성이 서로 상이하다(Kendall, R.L. and Thomas, K.A.. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 10705~10709, 1993).

pAAV2-sVEGFRv-1을 제작하기 위해 CMV 프로모터, SV40 폴리아데닐화 시그널 및 두개의 ITR를 함유하는 pAAV-F.IX cis 플라스미드(미국특허 제6,093,392호)에 sVEGFRv-1 스패닝 뉴클레오티드 위치 282-2253 (총 1972bp: 서열번호 1)를 삽입하였다. rAAV2-GFP의 경우, 동일한 플라스미드에 GFP유전자를 삽입하여 제작하였다.

상기 sVEGFRv-1 삽입 단편은 하기 프라이머쌍을 이용하여 PCR로 제작하였다.

sVEGFRv-1 F1: AAGGTACCGC CACCATGGTCAGCTACTGGGACA(서열번호 2)

sVEGFRv-1 R3: CGCTCGAGCTA TCTGATTGTAATTTCTTTCTTCTG(서열번호 3)

유전자 치료에 이용되는 재조합 rAAV2-sVEGFRv-1 벡터 및 rAAV2-GFP를 제작하기 위해서는 상기 제작된 pAAV-sVEGFRv-1 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-sVEGFRv-1, pAAV-R2C2 및 pHelper)를 HEK293 (human embryonic kidney 293; ATCC CRL-1573) 세포에 모두 트랜스팩션시킨 다음, 72시간 배양한 후, HEK293 세포를 모아서 초음파 파쇄하고, 재조합 AAV (rAAV) particle을 CsCl 밀도구배 원심분리를 3번 반복하여, RI(Refractive Index)가 1차에서는 1.37~1.42 g/mL, 그리고 2차에서는 1.35~1.43 g/mL 인 부분을 모아 순수하게 분리하여 rAAV2-sVEGFRv-1 벡터를 수득하였으며, 동일한 방법으로 rAAV2-GFP를 수득하였다.

실시예 3: rAAV2-sVEGFRv-1를 처리한 세포 및 조직에서의 VEGFRv-1 발현 확인

3-1: HeLa 세포에서의 sVEGFRv-1 발현확인

1X10⁶개의 HeLa세포를 10,000 MOI로 rAAV2-sVEGFR-1, rAAV2-GFP 또는 비처리로 2일 동안 처리하거나 5 MOI에서 아데노바이러스 5와 함께 처리하였다. 처리된 세포 상등액을 수집한 후 세포를 용해시켰다. sVEGFR의 10개의 염기성 아미노산 서열은 헤파린의 결합 부위를 형성한다. 웨스턴 블럿팅을 위해, sVEGFR (Biovision, Milpitas, CA)의 헤파린 결합 특징에 기초하여 헤파린-세파로스 비드를 사용하여 배양배지 중의 sVEGFRv-1를 농축시켰다. 농축된 단백질은 SDS-PAGE 겔에 전개시키고, PVDF 멤브레인으로 트랜스퍼시켰으며, 단백질 밴드는 ECL 시스템을 사용하여 검출하였다. sVEGFRv-1 (AF321)과 β- 액틴 (YIF-LF-PA0209A)의 1 차 항체는 R & D systems (미네소타 주 Minneapolis 소재)과 AbFrontier (서울, 한국)에서 각각 구입하여 사용하였다. 그 결과, 도 1 B에 나타난 바와 같이, rAAV2-sVEGFR-1 처리된 HeLa 세포에서 sVEGFR-1 단백질이 성공적으로 발현되는 것을 확인하였다.

아울러, 세포 용해물 또는 세포 상층액에 포함된 sVEGFv-1를 확인하기 위하여, ELISA 분석을 수행하였으며, 이를 위해, Human VEGF R1 / Flt-1 Quantikine ELISA Kit (R & D systems)를 사용하였다. 분석은 제조 매뉴얼을 따라 수행 하였으며, 키트로부터 제공된 Human VEGF R1 Standard를 사용하여 sVEGFv-1 농도를 계산하였다.

그 결과, 도 1C 및 D에 나타난 바와 같이, rAAV2-sVEGFRv-1 처리된 HeLa 세포는 sVEGFRv-1를 88.5±11.4%로 세포외 배양액으로 분비하는 것으로 나타났으며, 48시간 동안 배양액으로 분비된 sVEGFRv-1의 양은 70.01±9.05ng/ 10⁶세포인 것으로 나타났다.

3-2: 망막세포에서의 sVEGFRv-1 발현확인

rAAV2-sVEGFRv-1를 처리한 망막세포에서의 sVEGFRv-1 발현은 ARPE-19 세포 및 랫드의 망막 조직을 사용하는 semi RT-PCR로 확인하였다.

인간 망막 색소 상피세포 ARPE-19 세포(ATCC CRL 2302, USA)를 10 % FBS (Invitrogen), 15 mM HEPES (Sigma, St. Louis, MO, USA), GlutaMAX-1 (2 mM), 페니실린 (100 IU / ml)/스트렙토마이신 (50 μg / ml)가 함유된 RPMI 배지에서 5% CO₂하에서 37℃로 유지하여 배양하였다. 배양한 세포에 각 세포 한 개당 rAAV2-sVEGFRv-1벡터는 1 x 10⁴ virus genomes, 그리고 아데노바이러스 혈청형 5 벡터는 5 virus genomes 조건으로 처리한 후 48시간이 경과한 후 세포를 수거하여 reverse transcription-PCR (RT-PCR) 분석시험을 아래와 같이 수행하였다.

rAAV2-sVEGFR-1 또는 rAAV2-GFP로 처리된 ARPE-19 세포를 수확하고, TRIzol 시약 (Invitrogen)을 사용하여 총 RNA는 분리하였다. 분리된 총 RNA 중 1㎍을 MG cDNA Synthesis Kit(MGmed, Seoul, Korea)를 이용하여 역전사하여 cDNA를 제작하였다. 제작된 cDNA를 사용하여 각각의 샘플에서 하기 프라이머 쌍을 이용하여 RT-PCR을 수행한 후, 2 % 아가로스 겔에서 sVEGFR-1 또는 GFP의 발현을 확인하여, 형질도입 여부를 확인하였다.

β-액틴:

포워드 5'-CACAGAGCCTCGCCTTTGCCGAT(서열번호 4)

리버스 : 5'-GGAGCCACACGCAGCTCATTG(서열번호 5)

sVEGFR1:

포워드 : 5'-TGTCATCGTTTCCAGACCCG(서열번호 6)

리버스 : 5'-GGGTGCCAGAACCACTTGAT(서열번호 7)

GFP:

포워드: 5'-GGCCGACAAGCAGAAGAAC(서열번호 8)

리버스: 5'-CGCGCTTCTCGTTGGGGTCTT(서열번호 9)

아울러, 랫드 오른쪽 안구의 유리체강 내로 rAAV2-sVEGFR-1 또는 rAAV2-GFP를 5.0 x 10¹⁰ 바이러스 게놈 [vg]/mL) 농도의 벡터를 5 μL 주사하였다. 7일 후 rAAV2-sVEGFR-1 또는 rAAV2-GFP로 처리된 마우스의 안구를 적출하여, 안구 조직에서 총 RNA를 추출한 후, 상기와 동일한 방법으로 RT-PCR을 수행하였다.

그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, rAAV2-sVEGFRv-1로 처리한 경우, sVEGFRv-1 mRNA 수준은 세포(A 및 C) 및 조직(B 및 D) 모두에서 급격히 증가하는 반면, 음성 대조군인 rAAV2-GFP로 처리된 세포 및 조직에서는 GFP의 mRNA 수준이 증가하였다.

rAAV2-sVEGFRv-1이 항-VEGF 활성을 갖는지 확인하기 위하여, 인간 제대 정맥 내피 세포(HUVEC)를 이용하여 세포이동 분석(migration assay)를 수행하였다.

HUVEC 세포라인 (Cambrex Bio Science Walkersville, Inc., USA)을 EGM-2 완전 배지 (Cat # CC-3162, Cambrex Bio Science)에서 배양하고, rAAV2-sVEGFR-1 또는 rAAV2-GFP를 MOI 200,000으로 처리하였다. 48시간 배양 후, 세포 스크랩퍼를 이용하여, 세포를 따라 스크래치를 내어 상처를 유도학로, 2번 세척하였다. 최종농도 10ng/mL의 VEGF(Calbiochem, Cat # 676472, Walkersville, MA)를 바이러스 벡터 처리 샘플 및 처리하지 않은 대조군 샘플에 도입한 다음, 다시 배양시켜 세포가 상처부위로 재성장하도록 하였다. 완전한 상처폐쇄 계산에는 하기 방정식을 사용하였다.

백분율 클로저 (%) = (세포 이동 길이 (mm x 2 x 상처 길이) x 100 / 0.9 mm x 길이)입니다.

그 결과, 도 1의 E 및 F에 나타난 바와 같이, rAAV2-sVEGFRv-1을 발현하는 HUVEC 세포 상에 스크래치 상처가 생성된 후 VEGF를 처리하면, 상처로의 세포 이동이 감소되었다. VEGF의 존재하에 배양한 비 처리 및 대조군 세포는 예상대로 스크래치 상처로 재성장 하였다. 대조적으로, rAAV2-sVEGFRv-1로 형질도입된 HUVEC 세포는 VEGF의 혈관 신생 효과를 저해하여, 모든 세포군 중 가장 작은 세포가 스크래치 상처로 이동하여 바이러스 벡터의 기능을 확인하였다. 스크래치 상처로 이동하는 세포의 수는 rAAV2-VEGFRv-1의 경우 113.4 ± 17.6, rAAV2-GFP 대조군 벡터의 경우 195.8 ± 19.3 (p = 0.00003), 벡터를 처리하지 않은 경우 217.2 ± 21.7 (p = 0.00011) 이었다(n = 5). 이 결과는 rAAV2-sVEGFRv-1이 VEGF 활성저해 기능을 가지는 가용성 가변 VEGF 수용체 -1 생성물을 생성한다는 것을 뒷받침한다.

실시예 4: rAAV2-sVEGFRv-1의 항 혈관 신생 효과

CNV 마우스 모델의 레이저 광응고술을 통해 유발된 망막 손상 14일 후, 마우스 복강 내에 zolazepam/tiletamine(80mg/kg)과 xylazine(10mg/kg)의 4 : 1 혼합물을 주사하여, 마취시킨 후, 심장 내로 0.1M PBS (7.4 pH)을 관류시키고, 4% 파라포름알데히드(PFA)(0.1M PBS)를 투여하였다. 안구색소상피(RPE)의 전체 마운트를 위해, 눈알을 제거하였다. 또한 각막, 렌즈 및 신경 망막을 포함한 전 안부를 제거하여 안구컵(eye cup)을 제조하였다. 각막과 렌즈를 안구에서 꺼내고 안구컵을 최적 온도 절단 화합물 (Tissue-Tek, Miles Scientific, Napierville, IL)에 담구고, 5μm 두께의 동결 절편 샘플을 제작하였다.

면역염색에 의한 조직화학 분석은 상기 동결절편을 1 % Triton X-100 (PBST)을 포함하는 PBS로 희석한 마우스 항-CD31 (550274; BD Pharmingen, Inc., San Diego, CA)에서 4 ℃에서 밤새 RPE- 맥락막 조직을 배양하여 전체 마운트를 면역염색 하였다. PBST에서 10 분간 3 번 세척 한 후, Alexa Fluor 532 conjugated 염소 항-마우스(A21270; Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA)와 rhodamine conjugated phalloidin (R415; Thermo Fisher Scientific)으로 2시간 동안 실온에서 반응시키고, Fluorescence confocal microscopy (LSM 700, Carl Zeiss Microscopy GmbH, Jena, Germany)를 사용하여 전체 마운트와 동결 절편을 검사하고 ImageJ를 사용하여 이미지를 캡처하였다.

rAAV2-sVEGFRv-1의 항혈관신생효과를 확인하기 위하여, RPE 및 섬유 세포에 대한 F 액틴 및 내피세포에 대한 항 CD31에 특이적인 phalloidin으로 면역 염색하여, 생성된 맥락막 신생혈관(CNV)의 형성 강도를 시각화하였다(도 3). 그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 비처리 대조군 마우스 및 rAAV-GFP를 유리 체내에 주사한 마우스에서는 RPE의 손상 및 관통하는 새로운 혈관의 형성이 쉽게 관찰되었으나, rAAV2-sVEGFRv-1가 안구 유리체 내로 주사된 마우스에서는 맥락막 신생혈관(CNV) 형성이 현저히 억제된 것을 확인할 수 있었다.

rAAV2-sVEGFRv-1의 항 혈관 신생 효과는 습성 황반변성의 치료에 널리 사용되는 베바시주맙(bevacizumab)과 유사하였다. phalloidin에 의해 측정된 CNV 면적은 rAAV2-sVEGFRv-1 처리군의 경우, 1336 ± 186, rAAV2-GFP 처리군의 경우 2949 ± 437 (p = 0.0043), 비처리군의 경우, 3075 ± 265 (p = 0.0013)이고, 베바시주맙 처리군의 경우, 995± 234 이었다(n=3).

실시예 5: rAAV2-sVEGFRv-1의 항염증 효과

습성 황반변성(AMD)의 진단은 맥락막 신생혈관(CNV) 형성 중 염증세포의 침투 및 증식과 관련이 있다. 면역조직화학적 평가를 위해, 실시예 7의 망막절편에서 대식세포 및 백혈구에 각각 특이적인 항-F4 / 80 (도 4, n = 5) 및 항-CD11b (도 5, n = 5)를 사용하여 염증 세포의 존재를 확인하였다.

항-CD11b 또는 항-F4 / 80 (MCA497GA, Serotec, Oxford, UK)을 갖는 섬유 세포를 갖는 대식세포로 동결 절편을 염색하고, 이 절편을 4일 밤새 희석된 1 차 항체와 함께 배양한 후 PBST에서 3번 씻어 내었다. 이어서, 동결 절편을 이차 항체 Alexa Fluor 568 또는 488 (Thermo Fisher Scientific)과 함께 실온에서 2 시간 동안 배양하고 핵 시각화를 위해 DAPI로 염색하였다. Fluorescence confocal microscopy (LSM 700, Carl Zeiss Microscopy GmbH, Jena, Germany)를 사용하여 전체 마운트와 동결 절편을 검사하고 ImageJ를 사용하여 이미지를 캡처하였다.

그 결과, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 비처리 대조군과 rAAV2-GFP 처리 군에서는 대식세포와 백혈구를 모두 쉽게 검출할 수 있었다(항-F4/80 : 77.0 ± 9.2(비처리군) 및 82.0 ± 9.0(rAAV2-GFP 처리군); 항-CD11b: 72.0 ± 7.3(비처리군)과 75.6 ± 10.5(rAAV2-GFP 처리군). 이에 반해, 염증 세포 침윤은 rAAV2-sVEGFRv-1 처리군에서는 현저히 감소하였다(항-F4/80:35.0 ± 6.9, 항-CD11b: 42.2 ± 8.7). 이러한 감소율은 비록 통계적으로 유의미하지는 않으나, 베바시주맙 처리군(항-F4/80: 33.2 ± 6.8, 항-CD11b : 49.6 ± 8.8) 보다 높았다(도 4의 M 및 도 5의 Q 참조).

실시예 6: rAAV2-sVEGFRv-1의 항 섬유화 효과

rAAV2-sVEGFRv-1의 항섬유화 효과를 확인하기 위하여, 실시예 7의 망막절편에서 망막색소상피세포의 섬유화의 지표인 항-pan cytokeratin(ab27988; Abcam, San Francisco, CA)으로 횡단 망막 절편을 면역염색하였다.

그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 비처리 대조군과 rAAV2-GFP 처리 마우스유래 망막 절편에서 망막 섬유증이 CNV와 함께 쉽게 관찰되었다(각각 4353.0 ± 462.0 및 4429.3 ± 671.5 pan cytokeratin- 양성 영역, n = 3). 반면, rAAV2-sVEGFRv-1 처리군의 경우(2534.7 ± 703.5, n = 3), 베바시주맙 처리군(2507.0 ± 585.4, n = 3)과 유사하게 항-pan cytokeratin 양성 세포 수가 현저히 줄어들어, 습윤 황반변성(AMD)에서 특징적으로 발생하는 망막 섬유증이 억제 효과가 있는 것을 확인하였다(도 5R).

실시예 7: rAAV2-sVEGFRv-1의 항-세포 사멸 효과

rAAV2-sVEGFRv-1의 세포사멸효과를 확인하기 위하여, 실시예 7의 망막절편에서 TUNEL 양성 세포를 확인하였다.

그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, rAAV2-sVEGFRv-1이 처리된 마우스에서 채취 한 샘플에서 TUNEL 양성 세포가 현저히 적었으며, 비처리 마우스 또는 rAAV2-GFP 처리 마우스에서 세포외세포 (ONL) 및 CNV 주변에서 세포 사멸 세포가 쉽게 관찰되었다 (p = 0.001 p = 0.003, n = 3).

또한, 바이러스 벡터 rAAV2-sVEGFRv-1 처리로 인한 세포사멸의 감소는 베바시주맙 처리에 의한 세포사멸 감소와 유사하였다. TUNEL 양성 세포의 수는 rAAV2-sVEGFRv-1 처리군의 경우 16.0 ± 3.6, rAAV2-GFP 처리군의 경우 46.0 ± 7.5, 비처리 대조군의 경우 47.0 ± 5.0, 베바시주맙 처리군의 경우 18.3 ± 2.1이었다 (도 6M).

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.

<110> KRgeneBIO Co., Ltd. <120> Pharmaceutical Composition for Treating Macular Degeneration Containing AAV Including cDNA of Soluble VEGFR Variant <130> P18-B186/PP-B2019 <150> 10-2017-0140190 <151> 2017-10-26 <160> 9 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1972 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> sVEGFRv-1 <400> 1 caccatggtc agctactggg acaccggggt cctgctgtgc gcgctgctca gctgtctgct 60 tctcacagga tctagttcag gttcaaaatt aaaagatcct gaactgagtt taaaaggcac 120 ccagcacatc atgcaagcag gccagacact gcatctccaa tgcagggggg aagcagccca 180 taaatggtct ttgcctgaaa tggtgagtaa ggaaagcgaa aggctgagca taactaaatc 240 tgcctgtgga agaaatggca aacaattctg cagtacttta accttgaaca cagctcaagc 300 aaaccacact ggcttctaca gctgcaaata tctagctgta cctacttcaa agaagaagga 360 aacagaatct gcaatctata tatttattag tgatacaggt agacctttcg tagagatgta 420 cagtgaaatc cccgaaatta tacacatgac tgaaggaagg gagctcgtca ttccctgccg 480 ggttacgtca cctaacatca ctgttacttt aaaaaagttt ccacttgaca ctttgatccc 540 tgatggaaaa cgcataatct gggacagtag aaagggcttc atcatatcaa atgcaacgta 600 caaagaaata gggcttctga cctgtgaagc aacagtcaat gggcatttgt ataagacaaa 660 ctatctcaca catcgacaaa ccaatacaat catagatgtc caaataagca caccacgccc 720 agtcaaatta cttagaggcc atactcttgt cctcaattgt actgctacca ctcccttgaa 780 cacgagagtt caaatgacct ggagttaccc tgatgaaaaa aataagagag cttccgtaag 840 gcgacgaatt gaccaaagca attcccatgc caacatattc tacagtgttc ttactattga 900 caaaatgcag aacaaagaca aaggacttta tacttgtcgt gtaaggagtg gaccatcatt 960 caaatctgtt aacacctcag tgcatatata tgataaagca ttcatcactg tgaaacatcg 1020 aaaacagcag gtgcttgaaa ccgtagctgg caagcggtct taccggctct ctatgaaagt 1080 gaaggcattt ccctcgccgg aagttgtatg gttaaaagat gggttacctg cgactgagaa 1140 atctgctcgc tatttgactc gtggctactc gttaattatc aaggacgtaa ctgaagagga 1200 tgcagggaat tatacaatct tgctgagcat aaaacagtca aatgtgttta aaaacctcac 1260 tgccactcta attgtcaatg tgaaacccca gatttacgaa aaggccgtgt catcgtttcc 1320 agacccggct ctctacccac tgggcagcag acaaatcctg acttgtaccg catatggtat 1380 ccctcaacct acaatcaagt ggttctggca cccctgtaac cataatcatt ccgaagcaag 1440 gtgtgacttt tgttccaata atgaagagtc ctttatcctg gatgctgaca gcaacatggg 1500 aaacagaatt gagagcatca ctcagcgcat ggcaataata gaaggaaaga ataagatggc 1560 tagcaccttg gttgtggctg actctagaat ttctggaatc tacatttgca tagcttccaa 1620 taaagttggg actgtgggaa gaaacataag cttttatatc acagatgtgc caaatgggtt 1680 tcatgttaac ttggaaaaaa tgccgacgga aggagaggac ctgaaactgt cttgcacagt 1740 taacaagttc ttatacagag acgttacttg gattttactg cggacagtta ataacagaac 1800 aatgcactac agtattagca agcaaaaaat ggccatcact aaggagcact ccatcactct 1860 taatcttacc atcatgaatg tttccctgca agattcaggc acctatgcct gcagagccag 1920 gaatgtatac acaggggaag aaatcctcca gaagaaagaa attacaatca ga 1972 <210> 2 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 aaggtaccgc caccatggtc agctactggg aca 33 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cgctcgagct atctgattgt aatttctttc ttctg 35 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 cacagagcct cgcctttgcc gat 23 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 ggagccacac gcagctcatt g 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 tgtcatcgtt tccagacccg 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 gggtgccaga accacttgat 20 <210> 8 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 ggccgacaag cagaagaac 19 <210> 9 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 cgcgcttctc gttggggtct t 21

Claims

인간 혈관내피성장인자 수용체 1(VEGFR1)의 cDNA 중 도메인 1~6 및 31개 aa의 N말단을 코딩하는 서열번호 1로 표시되는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA를 함유하는 황반변성 치료 또는 예방용 아데노부속 바이러스(Adeno-associated virus, AAV).
삭제
제1항에 있어서, 상기 아데노부속 바이러스는 rAAV2 또는 다른 혈청형 타입 rAAV인 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.
인간 혈관내피성장인자 수용체 1(VEGFR1)의 cDNA 중 도메인 1~6 및 31개 aa의 N말단을 코딩하는 서열번호 1로 표시되는 솔루블 VEGF 수용체 변이체 cDNA를 함유하는 아데노부속 바이러스(Adeno-associated virus, AAV)를 포함하는 황반변성 치료 또는 예방용 약학조성물.
삭제
삭제
제4항에 있어서, 상기 아데노부속 바이러스는 rAAV2 또는 다른 혈청형 타입 rAAV인 것을 특징으로 하는 황반변성 치료 또는 예방용 약학조성물.