KR20180027924A - 글루카곤 유사 펩타이드-1(glp-1), glp-1 유래 펩타이드, 또는 glp-1 분해 억제제를 포함하는 근감소증 또는 근위축증 치료용 약학 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1), GLP-1 유래 펩타이드, 또는 GLP-1 분해 억제제를 포함하는 근위축증 또는 근감소증 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 상기 약학 조성물을 사용하여 근위축증 또는 근감소증을 치료하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 약학 조성물을 근감소증 또는 근위축증이 발병된 개체에 투여하면, 근감소증 또는 근위축증으로 인하여 감소된 체중, 골격근의 중량, 악력 및 근육 생성에 관여하는 유전자의 발현수준을 정상상태로 회복시킬 수 있으므로, 효과적인 근감소증 또는 근위축증의 치료제 개발에 널리 활용될 수 있을 것이다.

Description

글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1), GLP-1 유래 펩타이드, 또는 GLP-1 분해 억제제를 포함하는 근감소증 또는 근위축증 치료용 약학 조성물 {Pharmaceutical composition for treating muscle atrophy comprising glucagon like-peptide-1, GLP-1 derived peptide, or GLP-1 degradation inhibitor}

본 발명은 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1, Glucagon-like peptide-1), GLP-1 유래 펩타이드, 또는 GLP-1 분해 억제제를 포함하는 근위축증 또는 근감소증 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 상기 약학 조성물을 사용하여 근위축증 또는 근감소증을 치료하는 방법에 관한 것이다.

척수신경, 운동신경 또는 골격근 섬유의 퇴행에 의해 유발되는 근감소증은 아직까지 발병원인이 규명되지 않은 대표적인 난치성 질환의 하나이다. 지금까지 연구된 바에 의하면, 골격근의 수축을 유도하는 운동신경이 퇴행되어 골격근의 수축이 진행되지 않거나 또는 골격근 내에서 근육의 수축에 관여하는 단백질의 발현이 감소되거나 상기 단백질이 변형되어 정상적인 골격근의 수축이 진행되지 않으며, 장기적으로는 상기 운동신경 또는 골격근이 섬유성 조직으로 변형되는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 근감소증의 근본적인 발병원인이 아직 규명되지 않았고, 운동신경이나 골격근의 퇴행을 방지하거나 또는 회복시킬 수 있는 방법이 개발되지 않고 있기 때문에, 현재로서는 상기 근감소증의 진행을 둔화시키는 방법을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상기 근감소증의 치료 방법으로는 주로 근감소증의 일종인 근육세포의 퇴행 또는 진행성 변이에 의해 유발되는 근위축증을 억제하는 방법이 사용되고 있다. 예를 들어, WO 2007/088123에는 니트록시 유도체를 유효성분으로 포함하는 근위축증 치료제가 개시되어 있고, WO 2006/081997에는 아트라릭산 또는 그의 유도체를 유효성분으로 포함하는 근위축증 치료제가 개시되어 있다. 그러나, 화합물을 유효성분으로 포함하는 이들 치료제는 근위축증이 발병된 골격근 뿐만 아니라, 근위축증과 관련되지 않은 내장근 또는 심근에도 작용하기 때문에, 크고 작은 다양한 부작용이 유발될 수 있어, 실질적인 치료에 사용되지 못하고 있다. 한편, 호르몬 제제는 화합물 제제 보다 부작용이 현저하게 감소되고, 호르몬 제제의 특성상 생체친화적이기 때문에, 호르몬 제제를 이용한 근위축증 또는 근감소증 치료 약물의 개발이 가속화되고 있는 실정이다.

한편, 근위축증은 사지의 근육이 위축되는 질환으로, 근위축성 측삭경화증과 척수성 진행성 근위축증이 대표적이며, 이는 척수에 있는 운동신경섬유 및 세포의 진행성 변성에 의한 질환으로 알려져 있다.

구체적으로, 상기 척수성 근위축증은 척수의 운동신경 세포의 변성에 의한 유전적 장애이자, 신경 근육 질환의 하나로 알려져 있다. 또한, 근위축성 측삭경화증은 대뇌와 척수의 상위 운동신경세포와 하위 운동신경 세포의 사멸에 의한 난치성, 비가역 신경퇴행성 변화가 특징이며, 신경성장인자의 부족 및 신경염증이 주원인인 것으로 알려져 있다.

이러한 배경하에서, 본 발명자들은 근위축증 또는 근감소증을 효과적으로 치료할 수 있는 제제를 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 글루카곤 유사 펩타이드-1, 이의 유래 펩타이드, 및 이의 분해 억제제가 근위축증 또는 근감소증의 증세를 완화시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 하나의 목적은 근위축증 또는 근감소증 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 약학 조성물을 사용하여 근위축증 또는 근감소증을 치료하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 근감소증을 효과적으로 치료할 수 있거나 또는 그의 진행을 효과적으로 둔화시킬 수 있는 호르몬 제제를 개발하기 위하여 다양한 연구를 수행하던 중, 부작용이 적은 호르몬 제제에 주목하게 되었다. 상기 호르몬 제제는 일정수준의 전임상 및 임상실험을 통하여 부작용이 최소화된 약학 조성물이기 때문에, 이들 호르몬 제제 중에서 근감소증의 치료 또는 둔화시킬 수 있는 제제를 선발할 수 있다면, 부작용의 발병으로 인한 문제점을 해결할 수 있을 것으로 예상하였다. 이에, 종래에 개시된 호르몬 제제를 대상으로 근감소증의 치료 또는 둔화효과를 나타내는 제제를 스크리닝한 결과, GLP-1 또는 이의 수용체 항진제가 그와 같은 효과를 가짐을 확인하였다.

구체적으로, 엑센딘-4는 글루카곤 유사 펩타이드-1 수용체 항진제(Glucagon-like peptide-1 receptor agonist)의 일종으로서, GLP-1과 유사한 역할을 수행하는 단백질성 호르몬 제제이다. 상기 엑센딘-4는 당뇨병 치료를 위해 개발되었으며, GLP-1에 비해 증가된 혈중 반감기를 가지는 것으로 알려져 있다.

본 발명에서는 인위적으로 근위축증을 유발시킨 동물에 상기 엑센딘-4를 투여하고, 병증에 미치는 영향을 분석한 결과, 근위축증에 의해 감소된 체중, 골격근 중량, 악력 등의 근육특성이 회복되고, 근육 단백질을 파괴하는 유전자의 발현이 감소되며, 근육 단백질을 생성하는 유전자의 발현이 증가됨을 확인하였다.

또한, 엑센딘-4는 GLP-1과 마찬가지로, GLP-1 수용체를 매개로 하여 유사한 체내 활성을 가지는 것으로 알려져 있는 바, 본 발명자들은 상기 엑센딘-4의 근위축증 또는 근감소증 치료 효과로부터, GLP-1 역시 이와 동등한 수준의 효과를 나타낼 것으로 예상하고, GLP-1 유래 펩타이드인 GLP-1(32-36)amide 및 GLP-1의 분해를 억제하는 것으로 알려진 시타글립틴(sitagliptin) 투여에 의한 근위축증 또는 근감소증 치료 효과를 확인한 결과, 엑센딘-4와 마찬가지로, 근위축증에 의해 감소된 체중, 골격근 중량, 악력 등의 근육특성이 회복되고, 근육 단백질을 파괴하는 유전자의 발현이 감소되며, 근육 단백질을 생성하는 유전자의 발현이 증가됨을 확인하였다.

이처럼, GLP-1, 이의 유래 펩타이드, 및 분해 억제제는 기존에 알려진 당뇨병 치료효과와는 별도로, 근위축증 또는 근감소증의 예방 또는 치료 효과를 나타냄을 새로이 규명하였으며, 이러한 새로운 효과는 지금까지 전혀 공지되지 않았고, 본 발명자에 의하여 최초로 규명되었다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하나의 양태로서 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1, Glucagon-like peptide-1), GLP-1 유래 펩타이드, GLP-1 분해 억제제, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 근위축증 또는 근감소증 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.

본 발명의 용어 “글루카곤 유사 펩타이드 (GLP-1, Glucagon-like peptide-1)”란, 전구호르몬인 전구글루카곤(proglucagon) 유전자의 전사 산물로부터 유래한 인크레틴 (incretin)으로서, 장의 L세포에서 장관 내 영양분 또는 혈당 농도에 자극을 받아 분비되는 호르몬이다. 주 기능은 인슐린 분비를 자극하는 것으로 알려져 있다. 이에, 현재 당뇨병 치료에 있어서 효과적으로 혈당을 낮출 수 있는 약제로서 연구, 개발되고 있다.

GLP-1은 30개의 아미노산으로 구성되어 있으며 GLP-1의 아미노산 서열은 모든 포유류에서 100% 동일한 것으로 알려져 있다. 전구글루카곤으로부터 전사 후 과정에 의해, 췌도 α 세포에서는 글루카곤이 만들어지며 회장과 대장의 L 세포에서는 GLP-1이 만들어지는 것으로 알려져 있다. 구체적으로, 상기 GLP-1은 서열번호 2의 서열을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 단백질 및 이를 코딩하는 유전자 서열은 공지의 데이터 베이스에서 얻을 수 있으며, 그 예로 NCBI의 GenBank 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 단백질은 서열번호로 기재한 아미노산 서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 특히 구체적으로는 97% 이상의 상동성을 갖는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 이러한 상동성을 갖는 서열로서 실질적으로 상기 각 단백질과 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 단백질을 나타내는 아미노산 서열이라면 제한없이 포함한다. 또한, 이러한 상동성을 갖는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 아미노산 서열도 본 발명의 범위 내에 포함됨은 자명하다.

아울러, 본 발명의 상기 각 단백질을 코딩하는 유전자는 상기 각 서열번호로 기재한 아미노산을 코딩하는 염기서열뿐만 아니라, 상기 서열과 80% 이상, 구체적으로는 90% 이상, 보다 구체적으로는 95% 이상, 더욱 구체적으로는 98% 이상, 가장 구체적으로는 99% 이상의 상동성을 나타내는 염기 서열로서 실질적으로 상기 각 단백질과 동일하거나 상응하는 효능을 나타내는 단백질을 코딩하는 유전자 서열이라면 제한없이 포함한다. 또한 이러한 상동성을 갖는 염기서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 염기서열도 본 발명의 범위 내에 포함됨은 자명하다.

본 발명에서 사용되는 용어, "상동성"이란, 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열 또는 핵산 서열에 있어서, 특정 비교 영역에서 양 서열을 최대한 일치되도록 정렬 (align)시킨 후 서열 간의 염기 또는 아미노산 잔기의 동일한 정도를 의미한다. 상동성이 충분히 높은 경우 해당 유전자의 발현 산물은 동일하거나 유사한 활성을 가질 수 있다. 상기 서열 동일성의 퍼센트는 공지의 서열 비교 프로그램을 사용하여 결정될 수 있으며, 일례로 BLAST(NCBI), CLC Main Workbench (CLC bio), MegAlignTM(DNASTAR Inc) 등을 들 수 있다.

본 발명의 용어 "GLP-1 유래 펩타이드"란, GLP-1 아미노산 서열로부터 유래되어 GLP-1에서 일부 아미노산의 치환, 추가, 제거, 및 수식 중 어느 하나의 방법 또는 이들 방법의 조합을 통해 제조된 아미노산 서열을 말한다. 상기 GLP-1 유래 펩타이드는 당업자에게 알려진 방법으로 제조될 수 있다. 본 발명의 목적상, GLP-1으로부터 유래하여 근위축증 또는 근감소증 효과를 가지는 이상 본 발명의 "GLP-1 유래 펩타이드"에 포함될 수 있다. 상기 GLP-1 유래 펩타이드는 GLP-1 서열의 적어도 5개 이상, 적어도 10개 이상, 적어도 15개 이상, 또는 적어도 20개 이상의 아미노산을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 GLP-1 유래 펩타이드는 GLP-1(28-36)amide, GLP-1(32-36)amide일 수 있으며, 더욱 구체적으로, 상기 GLP-1 유래 펩타이드는 GLP-1의 5개 아미노산으로 제조된 GLP-1(32-36)amide(LVKGR amide)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구체적인 양태에 의하면, 상기 GLP-1(32-36)amide는 서열번호 3의 서열(LVKGR)로 구성될 수 있다.

본 발명자들은 GLP-1(32-36)amide가 덱사메타손이 처리된 마우스에서 몸무게, 근육 중량, 및 악력의 증가, Myostatin의 발현 감소, 및 MyoD 발현 증대를 통해 근위축증 또는 근감소증에 치료 효과를 가짐을 확인한 바, 상기 GLP-1(32-36)amide에 의해 근위축증 또는 근감소증 치료 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다 (도 6 내지 도 9).

본 발명의 용어 "GLP-1 수용체 (GLP-1R, Glucagon-like peptide-1 receptor)"란, 글루카곤 유전자의 전사체로부터 유도된 위장유래 호르몬의 일종인 GLP-1(Glucagon-like peptide-1)과 결합할 수 있는 수용체 단백질을 의미하는데, 혈당수준을 감소시키는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 수용체는 GLP-1 과 결합함으로써 전사인자인 pancreatic duodenal homeobox-1 (PDX-1)의 상향 조절(upregulation)을 통하여 인슐린 유전자의 전사와 발현을 증대시킨다.

본 발명의 용어, "GLP-1 수용체 항진제(GLP-1R agonist)"란, 상기 GLP-1 수용체에 결합하여 GLP-1과 유사한 작용을 하는 물질 또는 약제, 혹은 수용 부위의 활성을 높이는 분자를 말하며, 작동자라고도 한다. GLP-1의 수용체 결합에 의한 인슐린 분비 증가 효과가 밝혀 짐에 따라, 상기 항진제는 현재 2형 당뇨의 치료제로 사용되고 있다.

상기 수용체의 항진제의 예로는, 자연적인 항진제로서, GLP-1 및 글루카곤이 알려져 있고, 그 외 리라글루티드 (liraglutide), 엑센딘-4(exendin-4), 릭시세나타이드 (lixisenatide) 등이 있다.

상기 항진제는 본 발명의 목적상, 상기 GLP-1 수용체 항진제는 GLP-1과 마찬가지로 GLP-1 수용체에 결합하여, GLP-1과 유사한 신호 전달 경로를 통해 유사한 활성을 가지는 물질을 포함하며, 근육량 증가 및 근력 강화를 통한 근위축증 또는 근감소증의 치료 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 용어 "엑센딘-4(Exendin-4)"란, GLP-1 수용체의 항진제의 역할을 수행하는 39개의 아미노산 서열로 구성되고, 약 4kDa의 분자량을 갖는 펩타이드를 의미한다. 상기 엑센딘-4는 혈당수준을 빠르게 조절하고, 인슐린 저항성 및 글루카곤의 수준을 감소시키며, 인슐린 생산을 자극하는 췌장 베타세포의 성장을 촉진시키는 효과를 나타내므로, 인슐린 저항성을 나타내는 당뇨병의 주요한 치료제로서 사용되고 있다. 상기 엑센딘-4의 아미노산 서열은 특별히 이에 제한되지 않으나 서열번호 1의 아미노산 서열로 구성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 엑센딘-4는 근위축증 또는 근감소증 치료용 약학 조성물의 유효성분으로 사용되는데, 상기 엑센딘-4는 상기 질환이 발병된 동물에 대하여, 체중증가, 골격근 중량 증가, 근육 단백질을 파괴하는 유전자의 발현억제, 근육 단백질을 생성하는 유전자의 발현 증가 등의 효과를 나타낼 수 있다. 이때, 근육 단백질을 파괴하는 유전자는 특별히 이에 제한되지 않으나 일 례로서, 마이오스타틴(Myostatin), 아트로진-1(Atrogin-1), MuRF1(Muscle RING-finger protein-1) 등의 단백질을 코딩하는 유전자가 될 수 있고, 근육 단백질을 생성하는 유전자 역시 특별히 이에 제한되지 않으나 일 례로서, 마이오디(MyoD), 마이오제닌(Myogenin) 등의 단백질을 코딩하는 유전자가 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 동물모델로서 덱사메타손에 의해 근감소증 또는 근위축증이 유발된 마우스와 상기 질환이 유발된 마우스에 vehicle(PBS) 또는 엑센딘-4를 각각 처리하고, 이를 이용하여 엑센딘-4가 상기 마우스 모델에 미치는 효과를 검증한 결과, 엑센딘-4를 상기 마우스에 처리한 경우, 감소된 체중이 회복되고(도 1), 감소된 골격근의 중량이 회복되며(도 2), 감소된 악력이 회복되고(도 3), 덱사메타손에 의하여 증가된 근육 단백질을 파괴하는 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)는 발현수준이 감소하는 반면, 근육 단백질을 생성하는 유전자(MyoD 및 Myogenin)의 발현수준은 증가함(도 4)을 확인하였다.

이로부터, 본 발명자들은 상기 엑센딘-4가 근위축증 또는 근감소증의 예빵 및 치료에 사용될 수 있음을 확인하였다.

한편, 상기 엑센딘-4는 GLP-1 수용체 항진제의 하나의 예로서, GLP-1과 동일하게, GLP-1 수용체 결합을 통한 유사한 체내 활성을 가지므로, 상기 GLP-1은 상기 엑센딘-4와 동등하게, 근감소증 또는 근위축증의 예방 또는 치료용 약학 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있다.

본 발명의 용어 "GLP-1 분해 억제제"란, GLP-1의 분해를 억제하여 GLP-1의 작용을 유지시킬 수 있는 제제를 의미한다. 특별히 이에 제한되지 않으나, DPP-4 억제제 등이 알려져 있다.

본 발명의 일 구체적인 양태에 의하면, 상기 GLP-1 분해 억제제는 DPP-4 (dipeptidyl peptidase-4) 억제제일 수 있다.

본 발명의 용어, “DPP-4 (dipeptidyl peptidase-4) 억제제”는 GLP-1을 분해하는 것으로 알려진 DPP-4 효소를 억제하는 효소이며, DPP-4의 억제를 통해 GLP-1 분해를 저해함으로써, GLP-1의 농도를 높게 유지할 수 있다. 구체적으로, 상기 억제제는 빌다글립틴(Vildagliptin), 시타글립틴(Sitagliptin), 삭사글립틴(Saxagliptin)일 수 있고, 더욱 구체적으로는 시타글립틴일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 있어서, 상기 GLP-1 분해 억제제는 GLP-1의 분해를 억제함으로써, GLP-1의 농도를 유지하는 작용을 하며, 결과적으로 GLP-1 분해 억제제 역시 근위축증 또는 근감소증 치료 효과를 가질 수 있다.

본 발명자들은 덱사메타손이 처리된 근위축증 동물에서 시타글립틴에 의해 몸무게, 근육 중량, 및 악력의 증가, Myostatin의 발현 감소, 및 MyoD 발현 증대 효과가 나타남을 확인하여, 상기 시타글립틴이 근위축증 또는 근감소증에 치료 효과를 나타냄을 확인하였다 (도 6 내지 도 9).

본 발명의 용어, “근위축증(muscle atrophy)”이란, 사지의 근육이 거의 좌우대칭적으로 점점 위축되어 가는 질환의 통칭을 의미하는데, 암, 노화, 신장 질환, 유전성 질환, 다양한 만성질환의 유발시에 수반될 수 있으며, 근위축성 측삭경화증(루게릭병), 척수성진행성근위축증 등으로 대표된다.

본 발명의 용어 "근감소증(sarcopenia)"이란, 근육의 밀도와 기능이 점차적으로 약화되는 것을 의미하며, 그 원인으로는 척수 신경이나 간뇌에 있는 운동신경세포 또는 근육세포의 진행성 변성 및 파괴가 알려져 있으며, 특히 노화로 인한 근육 감소를 노화성 근감소증(age-related sarcopenia)이라고 한다.

근감소증의 진행을 둔화시키는 방법으로는 주로 근감소증의 일종인 근위축증을 억제하는 방법이 사용되고 있다. 본 발명자들도 덱사메타손에 의한 근위축증 마우스 모델에서 엑센딘-4, GLP-1(32-36)amide 및 시타글립틴의 몸무게, 근육량, 및 악력의 증가, Myostatin 발현 감소 및 MyoD 발현 증대 등을 확인하여 근위축증 치료 효과뿐만 아니라, 근감소증 치료 효과를 확인하였다.

본 발명자들은 상기 근위축증 및 근감소증을 글루카곤 유사 펩타이드-1, GLP-1 유래 펩타이드, 또는 GLP-1 분해 억제제를 사용하여 치료할 수 있음을 확인하였다.

상기 본 발명의 조성물은, 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함하는 근위축증 또는 근감소증 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물의 형태로 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 약학 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 본 발명에서, 상기 약학적 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화 할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 추출물과 이의 분획물들에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는 데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 약학 조성물에 포함된 상기 GLP-1, GLP-1 유래 펩타이드, 또는 GLP-1 분해 억제제의 함량은 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 례로서 최종 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 내지 10 중량%, 다른 예로서 0.01 내지 3 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.

상기 본 발명의 약학 조성물은 약제학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있는데, 본 발명의 용어 "약제학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료 또는 예방에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 질환의 중증도, 약물의 활성, 환자의 연령, 체중, 건강, 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 사용된 본 발명 조성물의 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율 치료기간, 사용된 본 발명의 조성물과 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 단독으로로 투여하거나 공지된 근위축증 또는 근감소증 치료용 제제와 병용하여 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다.

본 발명의 약학 조성물의 투여량은 사용목적, 질환의 중독도, 환자의 연령, 체중, 성별, 기왕력, 또는 유효성분으로서 사용되는 물질의 종류 등을 고려하여 당업자가 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 약학 조성물은 성인 1인당 약 0.1 ng 내지 약 100 mg/kg, 바람직하게는 1 ng 내지 약 10 mg/kg로 투여할 수 있고, 본 발명의 조성물의 투여빈도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 1일 1회 투여하거나 또는 용량을 분할하여 수회 투여할 수 있다. 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 다른 하나의 양태로서 상기 약학 조성물을 약제학적으로 유효한 양으로 근감소증 또는 근위축증이 발병된 개체 또는 발병될 위험이 있는 개체에 투여하는 단계를 포함하는 근감소증 또는 근위축증의 치료방법을 제공한다.

본 발명의 용어 "개체"란 근감소증 또는 근위축증이 발병될 가능성이 있거나 또는 발병된 쥐, 가축, 인간 등을 포함하는 포유동물, 양식어류 등을 제한 없이 포함할 수 있다.

본 발명의 근위축증 또는 근감소증 치료용 약학 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여도 투여될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 특별히 이에 제한되지 않으나, 목적하는 바에 따라 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여 등의 경로를 통해 투여 될 수 있다. 다만, 경구 투여 시에는 위산에 의하여 상기 GLP-1, GLP-1 유래 펩타이드, 또는 GLP-1 분해 억제제가 변성될 수 있기 때문에 경구용 조성물은 활성 약제를 코팅하거나 위에서의 분해로부터 보호되도록 제형화 되어야 한다. 또한, 상기 조성물은 활성 물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.

본 발명은 다른 하나의 양태로서 근위축증 또는 근감소증 예방 또는 치료용 의약의 제조에 있어서, 상기 약학적 조성물의 용도를 제공한다.

본 발명에서 제공하는 근위축증 또는 근감소증 예방 또는 치료용 약학 조성물을 근감소증 또는 근위축증이 발병된 개체에 투여하면, 근감소증 또는 근위축증으로 인하여 감소된 체중, 골격근의 중량, 악력 및 근육 생성에 관여하는 유전자의 발현수준을 정상상태로 회복시킬 수 있으므로, 효과적인 근감소증 또는 근위축증의 치료제 개발에 널리 활용될 수 있을 것이다.

도 1은 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 엑센딘-4에 의해 근위축증이 개선된 마우스를 20일 동안 사육하면서 측정된 체중의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 엑센딘-4에 의해 근위축증이 개선된 마우스에서 얻어진 각 골격근의 중량을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 엑센딘-4에 의해 근위축증이 개선된 마우스에서 측정된 악력을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 엑센딘-4에 의해 근위축증이 개선된 마우스의 근육에서 근육 단백질을 파괴하는 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1) 및 근육 단백질을 생성하는 유전자(MyoD 및 Myogenin)의 발현수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 대조군 근육세포, 덱사메티손을 처리하여 근손상이 유도된 근육세포, 비교군 근육세포 및 덱사메타손과 엑센딘-4를 처리하여 근손상이 회복된 근육세포에서 근위축증과 관련된 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)의 발현수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 시타글립틴 및 GLP-1(32-36)amide에 의한 마우스의 몸무게 변화를 나타낸 도이다.
도 7은 시타글립틴 및 GLP-1(32-36)amide에 의한 마우스의 근육 무게의 변화를 나타낸 도이다.
도 8은 시타글립틴 및 GLP-1(32-36)amide에 의한 마우스의 악력 변화를 나타낸 도이다.
도 9는 시타글립틴 및 GLP-1(32-36)amide에 의한 미오스타틴(Myostatin) 및 MyoD 발현의 변화를 나타낸 도이다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 근위축증이 유발된 동물의 체중에 미치는 엑센딘-4(Exendin-4)의 효과

근위축증은 만성질환(만성신부전증, 만성심부전증, 만성폐쇄성질환 등)으로 인해 유발이 되며, 덱사메타손(Dexamethasone)과 같은 약물을 높은 투여량으로 투여할 경우에 유발된다고 알려져 있으므로, 덱사메타손을 동물모델(C57BL/6J 웅성 마우스)에 처리하여 근위축증 모델을 만들고, 근위축증이 일어났을 때 엑센딘-4의 영향에 대해서 검증하고자 하였다.

구체적으로, 덱사메타손 또는 엑센딘-4를 투여하지 않은 대조군 마우스, 덱사메타손(200mg/kg)을 8일 동안 복강에 주사하여 근위축증이 유발된 마우스, 엑센딘-4(100 ng/mouse)를 12일 동안 복강에 주사한 비교군 마우스 및 덱사메타손(200mg/kg)을 8일 동안 복강에 주사한 다음, 다시 엑센딘-4(100 ng/mouse)를 12일 동안 복강에 주사하여 근위축증이 치료된 마우스를 각각 설정하고, 이들 각 마우스를 20일 동안 사육하면서, 체중의 변화를 측정하였다(도 1).

도 1은 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 근위축증이 치료된 마우스를 20일 동안 사육하면서 측정된 체중의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 1에서 보듯이, 11일이 경과된 시점부터는 덱사메타손을 단독으로 처리한 마우스에 비하여, 덱사메타손과 엑센딘-4를 병용처리한 마우스의 체중이 증가함을 확인하였다.

따라서, 엑센딘-4는 근위축증이 유발된 마우스의 증상을 개선시키는 효과를 나타냄을 알 수 있었다.

실시예 2: 근위축증이 유발된 동물의 근육의 중량에 미치는 엑센딘-4의 효과

상기 실시예 1에서 설정한 대조군 마우스(control), 덱사메타손을 처리하여 근위축증이 유발된 마우스, 엑센딘-4를 처리한 비교군 마우스 및 덱사메타손 처리후 엑센딘-4를 처리하여 근위축증이 치료된 마우스를 희생시키고, 이들 각 마우스 골격근의 총 중량을 측정하였으며, 상기 골격근을 구성하는 방형근(Quadratus muscle), 비복근(Gastrocnemus muscle), 전경골근(Tibialis anterior muscle), 족저근(Soleus muscle) 및 장지 신근(Extensor digitorum longus muscle)을 부위별로 분리하고, 이들 각각의 무게를 비교하였다(도 2).

도 2는 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 근위축증이 치료된 마우스에서 얻어진 각 골격근의 중량을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 2에서 보듯이, 모든 종류의 골격근에서 근위축증이 유발된 마우스는 대조군 및 비교군보다도 근육의 중량이 감소되었으나, 근위축증이 치료된 마우스는 대조군 또는 비교군과 유사한 수준으로 근육의 중량이 증가됨을 확인하였다.

실시예 3: 근위축증이 유발된 동물의 악력에 미치는 엑센딘-4의 효과

상기 실시예 1에서 설정한 대조군 마우스(control), 덱사메타손을 처리하여 근위축증이 유발된 마우스, 엑센딘-4를 처리한 비교군 마우스 및 덱사메타손 처리후 엑센딘-4를 처리하여 근위축증이 치료된 마우스를 대상으로 악력을 측정하여, 근육의 기능이 회복되었는지를 확인하고자 하였다(도 3). 이때, 악력계(Grip strength machine)를 사용하여 마우스의 모든 발을 올려놓고 같은 힘으로 당겼을 때 측정되는 힘을 악력으로 간주하였다.

도 3은 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 근위축증이 치료된 마우스에서 측정된 악력을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3에서 보듯이, 근위축증이 유발된 마우스는 가장 낮은 수준의 악력을 나타낸 반면, 근위축증이 유발된 마우스보다는 현저히 높은 수준의 악력을 나타냄을 확인하여, 엑센딘-4가 근위축증에 의해 약화된 악력을 회복시킴을 확인하였다.

실시예 4: 근위축증이 유발된 동물에서 근육 단백질 생성 및 파괴 관련 유전자의 발현수준에 미치는 엑센딘-4의 효과

근위축증이 발병되면, 근육 단백질을 파괴하는 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)의 발현이 증가하고, 근육 단백질을 생성하는 유전자(MyoD 및 Myogenin)의 발현이 감소된다고 알려져 있으므로, 이를 확인하고자 하였다. 즉, 상기 실시예 1에서 설정한 대조군 마우스(control), 덱사메타손을 처리하여 근위축증이 유발된 마우스, 엑센딘-4를 처리한 비교군 마우스 및 덱사메타손 처리후 엑센딘-4를 처리하여 근위축증이 치료된 마우스에서 적출된 근육조직에서 총 RNA를 수득하고, 이로부터 cDNA를 합성하였으며, PCR 방법을 사용하여 상기 합성된 cDNA로부터 상기 각 유전자를 증폭시켜서 이들의 발현수준의 변화를 비교하였다(도 4).

도 4는 대조군 마우스, 비교군 마우스, 근위축증이 유발된 마우스 및 근위축증이 치료된 마우스의 근육에서 근육 단백질을 파괴하는 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1) 및 근육 단백질을 생성하는 유전자(MyoD 및 Myogenin)의 발현수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4에서 보듯이, 근위축증이 유발된 마우스의 근육조직에서는 근육 단백질을 파괴하는 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)가 상대적으로 가장 높은 수준으로 발현되었고, 근육 단백질을 생성하는 유전자(MyoD 및 Myogenin)가 상대적으로 가장 낮은 수준으로 발현됨을 확인하였다. 반면, 근위축증이 치료된 마우스에서는 근육 단백질을 파괴하는 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)가 상대적으로 낮은 수준으로 발현되었고, 근육 단백질을 생성하는 유전자(MyoD 및 Myogenin)가 상대적으로 높은 수준으로 발현됨을 확인하였다.

실시예 5: 세포수준에서 근위축증 관련 유전자의 발현수준에 미치는 엑센딘-4의 효과

근육아세포주인 C2C12 세포를 2%(v/v) 말혈청이 포함된 배지에서 5일 동안 배양하여 근육세포로 분화시켰다. 상기 분화된 근육세포에 아무것도 처리하지 않은 대조군 근육세포(control), 1μM의 덱사메타손을 12시간 동안 처리하여 근위축증 증상이 유도된 근육세포, 20nM의 엑센딘-4를 6시간 동안 처리한 비교군 근육세포 및 1μM의 덱사메타손을 12시간 동안 처리한 다음, 다시 20nM의 엑센딘-4를 6시간 동안 처리하여 근위축증 증상이 치료된 실험군 근육세포를 각각 제작하고, 상기 제작된 각 근육세포를 대상으로 근위축증과 관련된 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)의 발현수준을 비교하였다(도 5).

도 5는 대조군 근육세포, 근위축증 증상이 유도된 근육세포, 비교군 근육세포 및 근위축증 증상이 치료된 근육세포에서 근위축증과 관련된 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)의 발현수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 5에서 보듯이, 근위축증 증상이 유도된 근육세포에서는 상기 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)가 상대적으로 가장 높은 수준으로 발현된 반면, 근위축증 증상이 치료된 근육세포에서는 상기 유전자(Myostatin, Atrogin-1 및 MuRF1)의 발현수준이 현저하게 감소되어 대조군 근육세포와 유사한 수준을 나타냄을 확인하였다.

상기 실시에 1 내지 5의 결과를 종합하면, 엑센딘-4는 덱사메타손에 의해 유발된 근위축증 또는 근감소증을 치료, 개선 또는 회복시키는 효과를 나타냄을 알 수 있었다.

더 나아가, 본 발명자들은 상기 엑센딘-4 외에도 엑센딘-4와 유사한 체내 활성을 가지는 GLP-1 분해 억제제 및 GLP-1 유래 펩타이드의 근위축증 또는 근감소증에 대한 치료 효과를 확인하고자 하였다. 이에, 동물 모델에서 GLP-1 분해 억제제의 하나로 알려진 시타글립틴(sitagliptin)과 GLP-1 유래 펩타이드인 GLP-1(32-36)amide에 의한 몸무게, 근육, 악력, 및 유전적 변화를 확인하였다.

실시예 6: 근위축증이 유발된 동물의 체중 및 근육량에 미치는 시타글립틴(sitagliptin) 및 GLP-1(32-36)amide의 효과

본 발명자들은 덱사메타손 (Dexamethasone, 20 mg/kg/i.p.)을 C57BL/6J 수컷 마우스 (n=10/그룹)에 처리하여 마우스의 근육을 감소시키고, 마우스의 몸무게 및 근육량에 대한 시타글립틴 (300 mg/kg/oral gavage) 및 GLP-1(32-36)amide (5 μg/kg/i.p.)의 영향을 확인하였다.

그 결과, 덱사메타손에 의해 감소되었던 몸무게 (도 6)와 근육량(도 7)이 sitagliptin 또는 GLP-1(32-36)amide에 의해서 몸무게는 약간 증가하였지만, 근육량은 유의적으로 증가된 것을 확인하였다.

실시예 7: 근위축증이 유발된 동물의 악력에 미치는 시타글립틴(sitagliptin)의 및 GLP-1(32-36)amide 효과

본 발명자들은 상기 실시예 6을 통해, 근위축증이 유발된 동물의 몸무게 및 근육량이 시타글립틴에 의해 증가한 것을 확인하였으며, 이에, 상기 증가된 몸무게 및 근육량으로 인해 실제 근육의 기능이 강화되었는지 확인하고자, 마우스의 악력 증가 여부를 함께 조사하였다.

구체적으로, 악력 측정 기기 (Grip strength machine)를 사용하여 상기 실시예 6의 마우스의 모든 발을 올려놓고 같은 힘으로 당겼을 때의 마우스의 악력을 확인하였다.

그 결과, 덱사메타손에 의해 감소되었던 악력이 시타글립틴 및 GLP-1(32-36)amide에 의해서 다시 증가된 것을 확인하였다 (도 8).

실시예 8: 근위축증 동물 모델의 근위축증 관련 유전자의 발현수준에 미치는 시타글립틴(sitagliptin) 및 GLP-1(32-36)amide의 효과

상술한 바와 같이, 근위축증은 근육을 구성하는 단백질을 파괴하는 유전자들의 발현 증가나 상기 단백질을 생성하는 유전자의 발현 억제로 인해 발병한다.

따라서, 본 발명자들은 시타글립틴 및 GLP-1(32-36)amide에 의한 근위축증 요인 인자인 미오스타틴 (Myostatin)의 발현 변화와 근육 발생 인자인 MyoD의 발현 변화를 확인하였다.

그 결과, 미오스타틴의 발현은 덱사메타손에 의해 증가되었다가 시타글립틴과 GLP-1(32-36)amide에 의해서 감소하는 반면, MyoD의 발현은 덱사메타손에 의해 감소되었다가 시타글립틴과 GLP-1(32-36)amide에 의해서 다시 증가함을 확인하였다 (도 9).

상기 실시예 6 내지 8의 결과로부터, 본 발명자들은 GLP-1 뿐만 아니라, GLP-1의 분해 억제제인 시타글립틴이나 GLP-1 단편인 GLP-1(32-36)amide 역시 근감소증 또는 근위축증에 대한 치료 효과를 가짐을 확인하였다. 또한, 모든 결과들은 통계처리를 통해서 유의성을 확인하였다. **p<0.01, *p<0.05는 control과 비교하여 통계적으로 유의성을 나타낸 표시이며, ##p<0.01, #p<0.05는 Dex과 비교하여 통계적으로 유의성을 나타낸 표시이다.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

<110> GIL MEDICAL CENTER Gachon University of Industry-Academic cooperation Foundation <120> Pharmaceutical composition for treating muscle atrophy comprising glucagon like-peptide-1, GLP-1 derived peptide, or GLP-1 degradation inhibitor <130> KPA160869-KR <160> 3 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 39 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> recombinant Exendin-4 <400> 1 His Gly Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Leu Ser Lys Gln Met Glu Glu 1 5 10 15 Glu Ala Val Arg Leu Phe Ile Glu Trp Leu Lys Asn Gly Gly Pro Ser 20 25 30 Ser Gly Ala Pro Pro Pro Ser 35 <210> 2 <211> 36 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 2 His Asp Glu Phe Glu Arg His Ala Glu Gly Thr Phe Thr Ser Asp Val 1 5 10 15 Ser Ser Tyr Leu Glu Gly Gln Ala Ala Lys Glu Phe Ile Ala Trp Leu 20 25 30 Val Lys Gly Arg 35 <210> 3 <211> 5 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 3 Leu Val Lys Gly Arg 1 5

Claims (9)

1. 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1, Glucagon-like peptide-1), GLP-1 유래 펩타이드, GLP-1 분해 억제제, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는, 근위축증 또는 근감소증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 GLP-1 유래 펩타이드는 서열번호 3의 아미노산 서열로 구성되는 것인, 조성물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 GLP-1 분해 억제제는 DPP-4 억제제인 것인, 조성물.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 DPP-4 억제제는 시타글립틴(sitagliptin)인 것인, 조성물.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 조성물은 체중증가, 골격근 중량 증가, 근육 단백질을 생성하는 유전자의 발현 증가, 근육 단백질을 파괴하는 유전자의 발현억제, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 효과를 나타내는 것인 조성물.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 근육 단백질을 파괴하는 유전자는 마이오스타틴(Myostatin), 아트로진-1(Atrogin-1) 또는 MuRF1(Muscle RING-finger protein-1)을 코딩하는 유전자인 것인 조성물.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 근육 단백질을 생성하는 유전자는 마이오디(MyoD) 또는 마이오제닌(Myogenin)을 코딩하는 유전자인 것인 조성물.
   
8. 제1항에 있어서, 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함하는 것인 조성물.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 약학 조성물을 약제학적으로 유효한 양으로 근감소증 또는 근위축증이 발병된 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 근감소증 또는 근위축증의 치료방법.
   
   
   

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