KR101915803B1 - 엑센딘-4 및 miR-26a를 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 당뇨병의 예방 또는 치료를 위한 비강 내 투여용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 유효성분으로 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물은 엑센딘-4 및 miR-26a를 병용함으로써, 엑센딘-4 및 miR-26a의 시너지 효과에 의해 종래 당뇨 치료제의 비강 내 투여 시 발생하는 미미하거나 단발적인 항당뇨 효능을 극복하여 지속적이고 우수한 혈당 강하 효과를 발휘하며, 저혈당의 부작용 발생 위험이 없어 주사 투여 방식에 비해 편리하면서도 안전하고 효과가 우수한 치료제로 활용될 수 있다.

Description

엑센딘-4 및 miR-26a를 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 조성물{Antidiabetic composition for intranasal administration comprising exendin-4 and miR-26a}

본 발명은 당뇨병의 예방 또는 치료를 위한 비강 내 투여용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 유효성분으로 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물에 관한 것이다.

당뇨병(diabetes mellitus)은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않는 등에 따른 대사질환의 일종으로, 혈중 포도당의 농도가 높아지는 고혈당을 특징으로 하며, 고혈당으로 인하여 여러 증상 및 징후를 일으키고 소변에서 포도당을 배출하게 된다. 당뇨병은 제1형과 제2형으로 구분되는데, 제1형 당뇨병은 이전에 '소아 당뇨병'이라고 불렸으며, 인슐린을 생산하지 못하는 것이 원인이 되어 발생하는 질환이다. 제2형 당뇨병은 인슐린 저항성(insulin resistance; 세포가 인슐린을 인식하는 능력이 떨어져서 포도당을 흡수하는 능력과 연소하는 능력이 떨어지는 것)을 특징으로 한다. 제2형 당뇨는 식생활의 서구화에 따른 고열량, 고지방, 고단백의 식단, 운동 부족, 스트레스 등 환경적인 요인이 크게 작용하는 것으로 보이지만, 이 외에 특정 유전자의 결함에 의해서도 당뇨병이 생길 수 있으며, 췌장 수술, 감염, 약제에 의해서도 생길 수 있다.

엑센딘-4 (exendin-4)는 독도마뱀 또는 구슬 도마뱀의 침, 독 등에서 유래된 것으로 인슐린 분비를 자극할 수 있는 39개의 아미노산으로 구성된 펩티드 호르몬을 말한다. 2005년에 EliLilly 및 Emily 제약회사에서 개발된 주사 가능한 합성 엑센딘-4가 Byetta™ 라는 상표로 당뇨병 치료제로서 미국 FDA 승인을 받고 시판 중에 있다.

엑센딘-4를 비롯한 펩타이드 계열 당뇨병 치료제들은 대부분 주사 투여 방식으로 투여되고 있어 환자에게 거부감을 불러일으키고 치료에 불편함을 초래하는 문제가 있다. 따라서 당뇨병 치료제를 비강 내 투여하여 유의적인 효과가 발휘되도록 하려는 연구가 진행되어 왔고, 대부분은 치료제의 새로운 유사체를 합성하거나 추가적인 수송 전달체를 사용해야하는 기술(대한민국 공개특허공보 제10-2006-0134036호, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0007362호 등)들이 주를 이루고 있다. 하지만, 인슐린 치료제의 경우 비강 투여시 인슐린의 과량 흡수에 따른 저혈당을 유발하는 등의 치명적인 부작용이 발생하는 문제도 있어 임상적으로 안전하게 적용이 가능한 지 여부에 대하여는 여전히 의문이 남아 있다.

이에, 치료의 안전성과 편의성을 위해 종래 안전성이 확보된 당뇨병 치료제를 활용하여 효과적으로 비강 내 투여하는 방안의 개발이 필요하다.

국내공개특허 제10-2006-0134036호 국내공개특허 제10-2011-0007362호

본 발명은 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 유효성분으로 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 유효성분으로 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용되는 용어, "엑센딘-4 (exendin-4)"는 독도마뱀 또는 구슬 도마뱀의 침, 독 등에서 발견된 것으로 알려진 엑센딘의 일종으로, 인슐린 분비를 자극할 수 있는 39개의 아미노산으로 구성된 펩티드 호르몬을 의미한다. 엑센딘-4는 혈액 내 포도당 수치를 낮추는 것으로 알려져 있으며, 혈액 내 포도당과 결합한 혈색소(헤모글로빈)의 양을 의미하는 당화혈색소(HbA1C)의 수치를 낮추는 것으로 보고된 바 있다(Egan JM et al., 2003). 2005년에는 EliLilly 및 Emily 제약회사에서 개발된 주사 가능한 합성 엑센딘-4가 Byetta™ 라는 상표로 당뇨병 치료제로서 미국 FDA 승인을 받고 시판 중에 있다.

본 발명에서 사용되는 용어, "miR-26a (micro RNA-26a)"는 유전자 발현 조절에 관여하는 작은 non-coding RNA인 miR-26 패밀리의 일종을 의미한다. 상기 miR-26a는 서열번호 1의 서열로 구성되는 miR-26a일 수 있다.

서열번호 1의 서열: 5'-UUCAAGUAAUCCAGGAUAGGCU-3'

본 발명자들은 엑센딘-4 및 miR-26a를 병용하여 비강 내 투여하는 경우, 엑센딘-4 및 miR-26a의 시너지 효과에 의해 종래 당뇨 치료제의 비강 내 투여 시 발생하는 미미하거나 단발적인 항당뇨 효능을 극복하고, 지속적이며 우수한 혈당 강하 효과가 발휘됨을 최초로 규명하였다. 특히, 본 발명의 항당뇨 약학적 조성물은 비강 내 투여시 부작용을 나타내지 않으면서 동시에 우수한 항당뇨 치료 효과를 나타내 복용의 편의성을 달성할 수 있다. 나아가, 단독으로 비강 내 투여 시 단발적인 혈당 강하 효과밖에 나타나지 못하는 엑센딘-4와, 단독으로 비강 내 투여 시 혈당 강하 효과가 전혀 나타나지 않는 miR-26a를 병용하여 우수하면서도 지속적인 혈당 강하 효과가 발휘됨을 규명하였으며, 이는 엑센딘-4와 miR-26a의 각각 단독 투여 시에는 전혀 예측할 수 없었던 시너지 효과에 의한 것임을 입증하는 것이다.

본 발명자들은 엑센딘-4에 활성화되는 GLP-1 수용체가 폐에 가장 많이 분포하고 있음을 발견하고, 상기 수용체가 활성화 되었을 때 폐에 저장되어있던 miR-26a가 분비되어 간으로 이동한다는 사실을 발견하였다. 간으로 이동한 miR-26a은 간의 당 합성률을 떨어뜨려 혈당이 올라가는 것을 저해 하는 것을 발견하였다. 이러한 이유로 장기적인 엑센딘-4의 투여는 폐에 저장되어있는 miR-26a를 소모하게 한다. miR-26a가 소모된 상태에서는 엑센딘-4의 비강 내 투여에 따른 지속적인 효과가 감소하였다. 하지만 엑센딘-4와 miR-26a를 비강 내 병용 투여를 하였을 때 지속적이면서도 우수한 혈당 강하 효과를 나타냄을 최초로 규명하였다.

본 발명에서 당뇨병은 제1형 당뇨병 또는 제2형 당뇨병일 수 있으며, 바람직하게는 제2형 당뇨병일 수 있다.

구체적으로 본 발명의 실시예에서, miR-26a를 비강 내 단독 투여한 경우, 혈당 강하 효과가 거의 나타나지 않으나, Exendin-4와 miR-26a를 비강 내 병용 투여한 경우, 우수한 혈당 강하 효과를 나타내는 것으로 확인되었다(도 1).

또한, 구체적으로 본 발명의 실시예에서, 엑센딘-4를 단독으로 비강 내 투여한 경우, 혈당 강하 효과가 나타나기는 하나, 그 효과가 지속적이지 못하고 단발적으로 발휘되는 것으로 확인되었다. 구체적으로, 엑센딘-4를 단독으로 비강 내 투여한지 1일째에는 혈당 강하 효과가 어느 정도 발휘되는 반면, 1개월 동안 지속적으로 비강 내 투여한 경우에는 혈당 강하 효과가 발휘되지 못하는 것으로 확인되었다(도 2). 이와 달리, 엑센딘-4 및 miR-26a를 비강 내 병용 투여한 경우에는, 1일째에 우수한 혈당 강하 효과가 발휘됨은 물론, 1개월 동안 지속적으로 비강 내 투여한 경우에도 꾸준하고 지속적인 우수한 혈당 강하 효과가 발휘되는 것을 확인할 수 있었다(도 3).

또한, 본 발명자들은 엑센딘-4 및 miR-26a를 병용하여 비강 내 투여하는 경우, 종래 당뇨 치료제인 인슐린의 비강 내 투여 시 발생하는 저혈당의 부작용이 발생하지 않음을 규명하였다.

구체적으로 본 발명의 실시예에서, 인슐린을 비강 내 투여하는 경우에는 저혈당 부작용이 발생하는 반면, 엑센딘-4 및 miR-26a를 비강 내 병용 투여하는 경우에는 저혈당의 부작용 발생 없이 우수한 혈당 강하 효과가 발휘되는 것으로 확인되었다(도 4).

본 발명의 엑센딘-4 및 miR-26a를 유효 성분으로 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물은 비강 내 투여를 통해 항당뇨 효능이 충분히 발휘될 수 있도록 엑센딘-4과 miR-26a의 중량비를 적절하게 조절할 수 있으나,

바람직하게는 90:10~70:30 일 수 있고, 보다 바람직하게는 60:40~50:50 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10:90 ~30:70 일 수 있다.

본 발명의 비강 내 투여용 약학적 조성물은 엑센딘-4 및 miR-26a를 유효성분으로 포함하는 것 이외에 약학적으로 허용 가능한 담체를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 담체의 종류는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 담체라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 상기 담체의 비제한적인 예로는, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사 용액, 락토오스, 덱스트로오스, 수크로오스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 말토 덱스트린, 글리세롤, 에탄올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 약학적 조성물은 필요한 경우, 부형제, 희석제, 항산화제, 완충액 또는 정균제 등 기타 약학적으로 허용 가능한 첨가제들을 첨가하여 사용할 수 있으며, 충진제, 증량제, 습윤제, 붕해제, 분산제, 계면 활성제, 결합제 또는 윤활제 등을 부가적으로 첨가하여 사용할 수 있다.

본 발명의 약학적 조성물에 있어서, 엑센딘-4 및 miR-26a는 약학적 조성물의 전체의 중량을 기준으로 0.00001 중량％ 내지 99.99 중량％로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 내지 70 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 투여 대상의 상태, 구체적인 병증의 종류, 진행 정도 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 필요한 경우, 약학적 조성물의 전체 함량으로도 포함될 수 있다.

본 발명의 비강 내 투여용 약학적 조성물은 비강 내 투여용 제제에 통상적으로 사용되는 점증제, 완충제, 계면활성제, 등장화제, 안정화제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 약학적 조성물은 비강 내 투여에 적합한 제형이라면 어떠한 형태로든 제한없이 제제화될 수 있으나, 바람직하게는 분무용, 흡입용 또는 드롭용으로 제제화될 수 있다.

본 발명의 약학적 조성물은 비강 내 투여에 용이하도록 다양한 제형으로 제조될 수 있으나 바람직하게는 에어로졸제, 분말 또는 액상으로 제제화될 수 있다.

본 발명의 약학적 조성물의 약학적 유효량, 유효 투여량은 약학적 조성물의 제제화 방법, 투여 방식 및/또는 투여 시간 등에 의해 다양해질 수 있으며, 약학 조성물의 투여로 달성하고자 하는 반응의 종류와 정도, 투여 대상이 되는 개체의 종류, 연령, 체중, 일반적인 건강 상태, 질병의 증세나 정도, 성별, 식이, 배설, 해당 개체에 동시 또는 이시에 함께 사용되는 약물 기타 조성물의 성분 등을 비롯한 여러 인자 및 의약 분야에서 잘 알려진 유사 인자에 따라 다양해질 수 있으며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 목적하는 치료에 효과적인 투여량을 용이하게 결정하고 처방할 수 있다. 예를 들어, 약학적 유효량은 엑센딘에 대하여 0.001 mg/day/체중kg 내지 10 mg/day/체중kg, 바람직하게는 0.01 mg/day/체중kg 이고, miR-26a에 대하여 0.0001 mg/day/체중kg 내지 1mg/day/체중kg, 바람직하게는 0.001 mg/day/체중kg 내지 0.01 mg/day/체중kg이다.

본 발명의 약학적 조성물의 투여는 하루에 1회 투여될 수 있고, 수회에 나누어 투여될 수도 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양으로 투여할 수 있으며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.

본 발명의 약학적 조성물은 단독으로 사용하여도 우수한 효과를 발휘할 수 있으나, 치료 효율을 증가시키기 위하여 추가적으로 호르몬 치료, 약물 치료 등의 다양한 방법들과 병용하여 사용될 수 있다.

본 발명의 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물은 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 병용함으로써, 엑센딘-4 및 miR-26a의 시너지 효과에 의해 종래 당뇨 치료제의 비강 내 투여 시 발생하는 미미하거나 단발적인 항당뇨 효능을 극복하여 지속적이고 우수한 혈당 강하 효과를 발휘하며, 저혈당의 부작용 발생 위험이 없어 주사 투여 방식에 비해 편리하면서도 안전하고 효과가 우수한 치료제로 활용될 수 있다.

도 1은 엑센딘-4(exendin-4) 및 miR-26a의 비강 내 병용 투여시 우수한 혈당 강하 효과를 나타냄을 확인한 그래프이다.
도 2는 엑센딘-4의 비강 내 단독 투여시 지속적인 혈당 강하 효과를 나타내지 못함을 확인한 그래프이다.
도 3은 엑센딘-4 및 miR-26a의 비강 내 병용 투여시 지속적이고 우수한 혈당 강하 효과를 나타냄을 확인한 그래프이다.
도 4는 엑센딘-4 및 miR-26a의 비강 내 병용 투여시 저혈당의 부작용이 발생하지 않음을 확인한 그래프이다.

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: 엑센딘-4 및 miR-26a의 비강 내 병용 투여 시 혈당 강하 효과 확인

miR-26a의 단독, 또는 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 병용하여 각각 비강 내 투여하는 경우, 혈당 강하 효과가 발휘되는지 여부를 확인하기 위하여, 다음과 같은 방법으로 실험을 수행하였다. 고지방식을 10주 동안 먹인 후 (생후 14주), miR-26a의 단독 또는 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 병용하여 하루 동안 비강 내에 투여하였다. 실험에 사용된 엑센딘은 약 33g의 마우스 한 마리당 1ug/20ul를 비강 내 투여(30ug/kg)하였고, 실험에 사용된 miR-26a는 약 33g의 마우스 한 마리당 0.1ug/20ul을 비강 내 투여(3ug/kg)하였다. 혈당측정 당일 8시간동안 금식을 시킨 후 20% 설탕용액 (1mg/g body weight)을 복강 내 주사하였다. 이 후, 각각 0, 15, 30, 60, 90, 120분에 마우스 꼬리에서 혈액을 채취하여 혈당을 측정하였다.

상기 실험 결과, miR-26a를 비강 내 단독으로 투여한 경우 유의한 혈당 강하 효과가 발휘되지 못하는 것으로 확인되었다. 반면, miR-26a와 엑센딘-4를 병용하여 비강 내 투여한 경우, 현저히 우수한 혈당 강하 효과를 나타냄을 확인하였다.(도 1)

실시예 2: 엑센딘-4 및 miR-26a의 비강 내 병용 투여 시 지속적인 혈당 강하 효과 확인

엑센딘-4 및 miR-26a를 비강 내 병용 투여하는 경우, 지속적인 혈당 강하 효과가 발휘되는지 여부를 확인하기 위하여, 다음과 같은 방법으로 실험을 수행하였다. 비교 실험군으로는 엑센딘-4의 비강 내 단독 투여군을 사용하였다.

고지방식을 10주 동안 먹인 후 (생후 14주), 상기 실시예 1과 동일한 투여량으로 엑센딘-4의 단독 또는 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 병용하여 하루 또는 한 달 동안 비강 내에 투여하였다. 혈당측정 당일 8시간동안 금식을 시킨 후 20% 설탕용액 (1mg/g body weight)을 복강 내 주사하였다. 이 후, 각각 0, 15, 30, 60, 90, 120분에 마우스 꼬리에서 혈액을 채취하여 혈당을 측정하였다.

상기 실험 결과, 엑센딘-4를 단독으로 비강 내 투여한 경우, 혈당 강하 효과가 나타나는 것으로 확인되었으나, 그 효과가 지속적이지 못하고 단발적으로 발휘되는 것으로 확인되었다. 구체적으로, 엑센딘-4를 단독으로 비강 내 투여한지 1일째에는 혈당 강하 효과가 어느 정도 발휘되는 반면, 1개월 동안 지속적으로 비강 내 투여한 경우에는 혈당 강하 효과가 발휘되지 못하는 것으로 확인되었다(도 2).

반면, 엑센딘-4 및 miR-26a를 비강 내 병용 투여한 경우에는, 1일째에 우수한 혈당 강하 효과가 발휘됨은 물론, 1개월 동안 지속적으로 비강 내 투여한 경우에도 꾸준하고 지속적인 우수한 혈당 강하 효과가 발휘되는 것을 확인할 수 있었다(도 3).

이는 엑센딘-4 및 miR-26a의 시너지 효과에 의해 종래 비강 내 투여 시 미미하거나 단발적으로만 효능이 나타났던 문제를 극복하고, 지속적이며 우수한 혈당 강하 효과가 발휘될 수 있음을 보여주는 것이다.

실시예 3: 엑센딘-4 및 miR-26a의 비강 내 병용 투여 시 저혈당 부작용 발생 여부 확인

엑센딘-4 및 miR-26a를 비강 내 병용 투여하는 경우, 부작용으로 저혈당이 발생하는지 여부를 확인하기 위하여, 다음과 같은 방법으로 실험을 수행하였다. 비교 실험군으로는 혈당 강하 효과를 나타내는 것으로 이미 알려진 인슐린을 사용하였다.

고지방식을 10주 동안 먹인 후 (생후 14주), 인슐린의 단독 또는 상기 실시예 1과 동일한 투여량으로 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 병용하여 하루 동안 비강 내에 투여하였다. 혈당측정 당일 8시간동안 금식을 시킨 후 20% 설탕용액 (1mg/g body weight)을 복강 내 주사하였다. 이 후, 각각 0, 15, 30, 60, 90, 120분에 마우스 꼬리에서 혈액을 채취하여 혈당을 측정하였다.

상기 실험 결과, 인슐린을 비강 내 투여하는 경우에는 저혈당 부작용이 발생하는 반면, 엑센딘-4 및 miR-26a를 비강 내 병용 투여하는 경우에는 저혈당의 부작용 발생 없이 우수한 혈당 강하 효과가 발휘되는 것으로 확인되었다(도 4).

본 명세서는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 내용은 그 상세한 기재를 생략하였으며, 본 명세서에 기재된 구체적인 예시들 이외에 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 구성을 변경하지 않는 범위 내에서 보다 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 구체적으로 설명하고 예시한 것과 다른 방식으로도 실시될 수 있으며, 이는 본 발명의 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자이면 이해할 수 있는 사항이다.

<110> EWHA UNIVERSITY - INDUSTRY COLLABORATION FOUNDATION <120> Antidiabetic composition for intranasal administration comprising exendin-4 and miR-26a <130> P17-141-EWHA <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> miR-26a <400> 1 uucaaguaau ccaggauagg cu 22

Claims (6)

1. 엑센딘-4 (exendin-4) 및 miR-26a를 유효 성분으로 포함하는 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 엑센딘-4 및 miR-26a의 중량비가 90:10~70:30인 것인, 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 약학적 조성물은 혈당 강하 효능을 갖는 것인, 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 약학적 조성물은 점증제, 완충제, 계면활성제, 등장화제, 안정화제 또는 보존제를 추가로 포함하는 것인, 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 약학적 조성물은 에어로졸제, 분말 또는 액상으로 제제화된 것인, 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 당뇨는 제2형 당뇨인 것인, 비강 내 투여용 항당뇨 약학적 조성물.

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