관절염 치료제 후보물질 개발 발표회 21C 프론티어 생체기능조절물질 개발사업 고 영 희 한국생명공학연구원, 제일약품 KAIST, 서울대학교, 분자설계센터

관절염이란? (정의) 류마티스 관절염: 관절과 그 주위의 조직에서 나타나는 만성적 면역질환

관절염이란? (정의) 류마티스관절염의 개요 인체 내 면역세포들이 건강한 세포를 외부의 독소로 오인해 자신의 관절 연골세포를 파괴하는 면역질환 우리나라의 경우 60대 전후의 환자가 주류를 이루고 인구 1,000명당 63.9명 (약 280만 명)의 환자 현재 경구용 치료제로 시판되는 약들은 근본적인 치료제는 아니고 증상완화제에 불과 지금까지 주사용 치료제만이 개발, 시판되고 있을 뿐 간편하게 먹을 수 있는 경구용 치료제는 개발되지 못한 상태

관절염치료제의 비교 구분 치료방법 제품명 비고 비스테로이드성 항염증제 부신피질 호르몬제 (스테로이드) 선택적 항염증제 사이클로 옥시게나제(COX)라는 효소를 억제 이부프로펜, 나프록센, 인도메타신 등 COX-1의 저해를 통한 위장장애, 심혈관계 부작용 부신피질 호르몬제 (스테로이드) 강력한 소염작용을 통한 염증억제 덱사메타손 등 스테로이드 제제 뼈와 연골의 손상을 근본적으로 막지는 못함 장기복용시 심각한 부작용 초래 선택적 항염증제 염증성 물질을 생산에 핵심적 구실을 하는 COX-2를 억제 세레브렉스, 바이옥스 연골 손상을 일부 차단 심혈관계 부작용 유발 결핵 발병률을 높임 생물학적 치료제 (신약) 종양괴사인자나 인터루킨-1을 억제 엔브렐, 레미케이드 BT 기술 이용 인체 면역성분과 동일한 제제로 부작용 매우 적음 매우 고가 (주사제)

류마티스 관절염의 발병기전

종양괴사인자와 관절염과의 관계 관절염조직에서 종양괴사인자(TNF)에 의한 염증 신호전달물질의 다량발현 염증이 있는 관절과 파괴된 연골조직에서 종양괴사인자와 수용체(TNF/TNF-R)가 다량으로 존재 동물모델에서 종양괴사인사 억제물질(Anti TNF)가 염증과 관절의 파괴를 막아줌 아래와 같은 항종양괴사인자 생물제제의 성공 Name Status Company Forms Entanercept Market Amgen Soluble TNFR2-Fc Hybrid Infliximab Centocor Mouse-Human Chimeric Anti- human TNF-α Antibody Adalimumab Abbott Human Anti-human TNF-α Antibody PEG-sTNFR1 Ph. III   Peglyated Form of Soluble TNFR1 CDP-870 Ph. II Peglyated Fab of Humanized Antibody CDP-571

생물제제와 저분자신약의 비교 생물제제(항종양괴사인자항체, 수용성 종양괴사인자수용체) 제품명: 엔브렐 (Entanercept, Amgen), 휴미라(Adalimumab, abbott) 종양괴사인자를 중화시켜 염증을 억제하는 ‘단백질 제제’   장점: 매우 효과적 단점: 고가 (제조과정이 복잡), 꾸준히 사용해야 함, 경구투여불가능 경구용 저분자 신약 새롭게 개발된 물질은 종양괴사인자전환효소의 작용을 막아 활성 종양괴사인자가 세포에서 떨어져나가 관절세포에 염증을 일으키는 것을 원천적 차단 장점: 저분자 신약으로 제조과정이 간단, 경구활성이 있어 저가의 경구용 류마티스 관절염 치료제로 개발 가능

종양괴사인자(TNFa)의 저해를 위한 작용점들 Potential Targets 1. NF-kB (i.e. IKKb) 2. MAP Kinase (i.e. p38 kinase) 3. 종양괴사인자전환효소(TNF-a Convertase, TACE) TACE : membrane-bound metalloproteinase that processes proTNF- into soluble TNF-

종양괴사인자 전환효소의 기능 종양괴사인자 활성체 종양괴사인자 전환효소 종양괴사인자 전구체

후보물질도출전략 HTS: 화합물은행 대표화합물 (5300종) Natural Products 종양괴사인자전환효소 (gelastatins) -분자설계를 통한 결합모드를 분석하여 새로운 리간드를 설계하여 새로운 골격을 얻었음 Molecular Design and Virtual Screening 분자설계센터 (가상검색/분자설계)

분자설계를 통한 새로운 물질의 설계 P1’ a-position- Very Critical!!! Affords 4 carbon units Ex) allyl, t-Bu, i-pr, i-Bu, gem-diMe etc. P1’

설계된 물질의 구조와 활성관계

새로운 물질의 작용기전 (신물질1) 17B 1hr 전처리 후 LPS 처리 LPS(0.3mg) 17B(10mM) un 6 9 24 6 9 24 (h) iNOS TNF-a IL-1b IL-6 b-actin LPS(0.3mg) 17B(10mM) 17B 1hr 전처리 후 LPS 처리

새로운 물질의 작용기전 (신물질2) RT-PCR (mRNA in RAW cell) UN LPS 0.1 0.3 1 3 mM/ml iNOS IL-6 IL-1b TNF-a b-actin No direct Inhibition of iNOS Raw cell PI staining

동물실험 (TNFa 생성저해) * ** *** *p<0.05 **p<0.01 30 신물질2C(mg/kg, ip) (pg/ml) un 1 3 10 5000 10000 15000 20000 25000 * *** 신물질2A (mg/kg)/ ip 400 800 1200 1600 ** 신물질2B (mg/kg), ip 30 1000 2000 3000 신물질2A (mg/kg, po) *p<0.05 **p<0.01

동물시험 (Air-pouch Model) 현재 사용중인 인도메타신에 비해 강한 활성을 나타냄

동물시험 (Adjuvant induced model)

동물시험 (Adjuvant induced model)

동물시험계 (최종일 활성비교) VH A118 A118 A342 A342 A402 A402 (po, 10) (po, 30) (ip, 3) (ip, 10) (ip, 3) (ip, 10) (mpk) 36 54* 56** 73** 69** 64**

후보물질군의 비교 및 요약 대조물질(BMS) A402 신물질2 Comments In vitro -TACE -TNF-a (RAW) 2 nM > 0.5 mM (IC50) 15 nM 0.5 mM (IC50) 75 fold selectivity to MMP2 unknown 0.8 mM (IC50) A402: less active than A342 but room to be improved In vivo -mice TNFa -zymosan -adjuvant -airpouch Not tested 54% (ip/10) 56, 73% (ip/3, 10) 인도메타신보다 우수 35%, 17% (ip/10, po/30) 69, 64% (ip/3, 10) ED50= <10 mpk (ip) 25%, 28% (ip/10, po/30) 36,53% (po/10, 30) 신물질2: 경구활성 402, 342-even 402-대보물질보다 우수 PK profile -t1/2 -AUC(mg*h/mL) -BA 0.84h (po) 1.20(10mg, po) 80% 2.06 h (po) 0.41 (10 mg, po) 34% A402, 신물질2: 경구투여시 생체이용률 우수 Tox profile -Acute toxicity -Cytotoxicity 300mpk/ip:유효용량의 100배 이상없슴 600mpk/ip:유효용량의 100배

팀구성과 업무분담 관절염 후보신약 도출 합성연구팀 활성독성연구팀 한균희(생명연) 김환묵(생명연) 김명화(제일약품) 이희윤(KAIST) 활성독성연구팀 김환묵(생명연) 이계준(서울대) 산학연협동연구 기전연구팀 박성규(생명연) 분자설계연구팀 노경태(연세대) 남기엽(BMD) 관절염 후보신약 도출

진행 상황 및 계획 특징: 종양괴사인자가 염증과 통증을 유발하는 각종 독성, 연골 파괴물질을 생성하고 활동을 촉진시키는 것을 사전에 차단하며, 저가의 경구용 류마티스 관절염 치료제로 개발이 가능 특허 신물질1(KBH-A402) 관련 국내 특허 출원 중 신물질2 관련 국내특허 4건, 국외특허 (PCT) 출원 중 전임상 평가 (급성, 아급성, 만성독성)후 임상시험에 돌입 할 예정 임상실험이 빠르게 진행될 경우 향후 5-6년 후에는 신약승인을 받을 수 있을 것으로 기대 신약 허가를 얻을 경우 수조원대의 시장에서 상당한 경제적 효과를 거둘 수 있을 것 (세계 관절염치료제시장: 2002년 141억달러)