KR102816673B1 - 소뇌 교세포 조절을 통한 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물 및 통증의 완화 또는 치료 방법 - Google Patents
소뇌 교세포 조절을 통한 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물 및 통증의 완화 또는 치료 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102816673B1 KR102816673B1 KR1020210180671A KR20210180671A KR102816673B1 KR 102816673 B1 KR102816673 B1 KR 102816673B1 KR 1020210180671 A KR1020210180671 A KR 1020210180671A KR 20210180671 A KR20210180671 A KR 20210180671A KR 102816673 B1 KR102816673 B1 KR 102816673B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pain
- cerebellar
- alleviating
- present
- pharmaceutical composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/33—Heterocyclic compounds
- A61K31/395—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
- A61K31/41—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with two or more ring hetero atoms, at least one of which being nitrogen, e.g. tetrazole
- A61K31/42—Oxazoles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/33—Heterocyclic compounds
- A61K31/395—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
- A61K31/495—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with two or more nitrogen atoms as the only ring heteroatoms, e.g. piperazine or tetrazines
- A61K31/505—Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim
- A61K31/517—Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim ortho- or peri-condensed with carbocyclic ring systems, e.g. quinazoline, perimidine
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
- A61K31/7088—Compounds having three or more nucleosides or nucleotides
- A61K31/7105—Natural ribonucleic acids, i.e. containing only riboses attached to adenine, guanine, cytosine or uracil and having 3'-5' phosphodiester links
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K48/00—Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/3605—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
- A61N1/3606—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system adapted for a particular treatment
- A61N1/36071—Pain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
- A61P25/04—Centrally acting analgesics, e.g. opioids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P29/00—Non-central analgesic, antipyretic or antiinflammatory agents, e.g. antirheumatic agents; Non-steroidal antiinflammatory drugs [NSAID]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
- C12N15/113—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
- C12N15/1138—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing against receptors or cell surface proteins
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
- G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/50—Physical structure
- C12N2310/53—Physical structure partially self-complementary or closed
- C12N2310/531—Stem-loop; Hairpin
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Neurology (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Hematology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Zoology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Rheumatology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biophysics (AREA)
Abstract
본 발명은 통증의 완화 또는 치료용 조성물, 이를 이용한 통증의 완화 또는 치료 방법 및 통증 완화 물질 스크리닝 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 약학적 조성물 및 통증을 완화하는 방법을 이용하여 그동안 통증에 관하여 역할이 알려지지 않았던 소뇌를 조절하여 통증을 경감시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 약학 조성물 및 통증을 완화하는 방법을 통해 소뇌를 통증의 완화를 위한 새로운 치료 타겟으로 이용이 가능하다. 또한, 본 발명에 따라 소뇌를 통증의 타겟으로 이용한 경우에도 운동기능에는 영향이 없음을 확인하였으므로, 실제 통증의 완화 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 통증의 완화 또는 치료용 조성물, 이를 이용한 통증의 완화 또는 치료 방법 및 통증 완화 물질 스크리닝 방법에 관한 것이다.
통증은 실제적이거나 잠재적인 조직 손상으로 인해 유발되는 통각으로, 이는 신체의 예방적인 반응 및 많은 질환의 통상의 임상적 증상을 모두 의미한다. 통증은 전형적으로 동물 또는 인간의 회피 또는 보호 행동을 불러 일으켜, 위험에 대한 추가의 노출로부터 그 자신을 제거하거나 보호한다. 대부분의 통증은 통증의 자극이 제거되고, 신체가 치유되면 해결되나, 때때로 자극의 제거 및 명확한 신체의 치유에도 불구하고 지속된다.
한편, 소뇌는 척추동물 대부분의 후뇌에서 도드라지게 관찰되는 뇌의 일부분으로, 지금까지 밝혀진 주기능은 감각 인지의 통합과 운동근육의 조정과 제어에서 중요한 역할을 담당하는 것이다.
또한, 각성, 집중, 감정, 통증 등에 관여한다고 알려져 있는 청반(LC; locus coeruleus)은 노르아드레날린(NA; noradrenaline)을 뇌의 모든 영역에 분비하여 조절한다(LC-NA system). 이때 NA는 각 세포마다 발현하고 있는 NA 수용체에 의존적으로 활성을 나타나게 되며 대표적으로 알파-1 아드레날린 수용체를 통해서는 세포가 활성화된다.
대한민국 공개특허공보 제10-1912460은 신경성 통증 치료에서 a2-아드레날린 수용체 작용제의 진통작용을 회복하는 방법에 있어서, α2-아드레날린수용체 작용제; G-단백질 신호 조절자(regulator of G-protein signaling; RGS) 저해제 또는 엔도시토시스 저해제를 이용하여 통증을 완화시키는 방법에 관한 것이나, 소뇌가 통증의 타겟으로 이용될 수 있다는 점에 대해서는 개시된 바 없다.
이에 본 발명자들은, 소뇌를 통증의 완화 및 치료의 새로운 타겟으로서 이용하고자 노력한 결과, 청반핵의 신경세포 축삭말단 억제제, 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린 수용체 억제제, 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체(alpha-1 adrenergic receptor)의 발현을 억제하는 억제제, 소뇌 교세포의 칼슘 활성화 억제제 및 GABAA 수용체 효능제를 처리하는 경우, 통증이 현저하게 완화 또는 치료될 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 청반핵의 신경세포 축삭말단 억제제, 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린 수용체 억제제, 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체(alpha-1 adrenergic receptor)의 발현을 억제하는 억제제, 소뇌 교세포의 칼슘 활성화 억제제 및 GABAA 수용체 효능제로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 약학 조성물을 인간을 제외한 개체에게 투여하는 단계를 포함하는 통증의 완화 또는 치료 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 통증이 완화된 동물모델을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 통증 완화물질을 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 통증 완화를 위한 전자약을 제공하는 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반 적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 청반핵의 신경세포 축삭말단 억제제, 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린 수용체 억제제, 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체(alpha-1 adrenergic receptor)의 발현을 억제하는 억제제, 소뇌 교세포의 칼슘 활성화 억제제 및 GABAA 수용체 효능제로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 약학 조성물은 다음의 (i) 내지 (iv)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 활성을 나타내는 것인, 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물일 수 있다:
(i) 청반핵의 신경세포 축삭말단 억제;
(ii) 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린의 소뇌 교세포작용을 방해하기 위해 아드레날린 수용체를 억제;
(iii) 소뇌 교세포의 칼슘 활성화를 억제; 및
(iv) 소뇌 교세포의 활성화 하위 경로인 소뇌핵을 억제.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 통증은 신경병증성 통증, 급성통증, 신경성 통증 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 노르아드레날린 수용체 억제제는 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-adrenergic blocking agents)일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-adrenergic blocking agents)는 소뇌 교세포 특이적 알파-1아드레날린 수용체의 발현 또는 이의 활성을 억제하는 물질이고, 상기 억제제는 siRNA(small interference RNA), shRNA(short hairpin RNA), miRNA(microRNA), 리보자임(ribozyme), DNAzyme, PNA(peptide nucleic acids), 안티센스 올리고뉴클레오타이드(antisense oligonucleotide) 및 항체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-adrenergic blocking agents)은 서열번호 1로 이루어진 shRNA을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 노르아드레날린 수용체 억제제는 프라조신(Prazosin)일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 GABAA 수용체 효능제는 무시몰(Muscimol)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 약학 조성물은 생리적으로 허용되는 담체를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 약학 조성물을 인간을 제외한 개체에게 투여하는 단계를 포함하는 통증의 완화 또는 치료 방법을 제공한다.
본 발명은 노르아드레날린 수용체에 후보물질을 처리하여 노르아드레날린 수용체의 억제 여부를 확인하여 통증 완화 물질을 스크리닝 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후보물질을 처리하여 노르아드레날린 수용체가 억제되는 경우, 상기 후보물질을 통증 완화 물질로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 GABAA 수용체에 후보물질을 처리하여 GABAA 수용체의 활성 여부를 확인하여 통증 완화 물질을 스크리닝 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후보물질을 처리하여 GABAA 수용체가 활성화되는 경우, 상기 후보물질을 통증 완화 물질로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 통증 완화를 위한 전기신호를 발생시키는 전기신호 발생부를 포함하는 전자약으로서, 상기 전기신호는 (i) 청반핵의 신경세포 축삭말단, (ii) 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린 수용체, (iii) 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체(alpha-1 adrenergic receptor) 및 (iv) 소뇌 교세포를 억제하는 전기신호인 것을 특징으로 하는 전자약을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 신호는 전기자극, 자기장, 초음파, 빛 및 레이저로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물 및 통증을 완화하는 방법을 이용하여 그동안 통증에 관하여 역할이 알려지지 않았던 소뇌를 조절하여 통증을 경감시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 약학 조성물 및 통증을 완화하는 방법을 통해 소뇌를 통증의 완화를 위한 새로운 치료 타겟으로 이용이 가능하다. 또한, 본 발명에 따라 소뇌를 통증의 타겟으로 이용한 경우에도 운동기능에는 영향이 없음을 확인하였으므로, 실제 통증의 완화 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 캡사이신 유발 급성 통증 행동 실험에 대한 개략도이다. 도 1A는 캡사이신을 주입했을 시 핥는 시간을 측정한 것을 의미하며, 도 1B는 캡사이신에 의한 통증 양상을 확인하기 위해 실시한 기록 양상이다. 도 1C는 캡사이신을 주입한 경우 핥는 시간이 증가함을 나타낸다. 도 1D는 소뇌 교세포 활성을 조절한 뒤 기본적인 움직임을 측정하기 위한 챔버이며, 도 1E는 운동 협응을 측정하기 위한 Ledge test와 Gait test를 나타낸다.
도 2는 소뇌 교세포에 직접 화학유전학적 hM4Di를 발현시키고 소뇌 교세포를 억제하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
도 3은 소뇌 교세포를 활성화시키는 청반핵 세포에 화학유전학적 hM4D(Gi)를 발현시키고 소뇌에 국소적으로 청반핵의 축삭말단만 억제하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
도 4는 소뇌 교세포에 주로 발현하는 알파-1 아드레날린 수용체를 억제하기 위해 소뇌에 국소적으로 길항제인 프라조신을 주입하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
도 5는 소뇌 교세포 특이적으로 ShRNA를 이용하여 알파-1 아드레날린 수용체의 발현을 줄여 소뇌 교세포를 억제하는 방법과 통증 감소 여부를 나타낸다.
도 6은 소뇌 출력의 타겟인 소뇌 핵을 억제하는 GABAA 수용체 효능제인 무시몰(muscimol)을 직접 소뇌 핵에 주입하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
도 2는 소뇌 교세포에 직접 화학유전학적 hM4Di를 발현시키고 소뇌 교세포를 억제하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
도 3은 소뇌 교세포를 활성화시키는 청반핵 세포에 화학유전학적 hM4D(Gi)를 발현시키고 소뇌에 국소적으로 청반핵의 축삭말단만 억제하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
도 4는 소뇌 교세포에 주로 발현하는 알파-1 아드레날린 수용체를 억제하기 위해 소뇌에 국소적으로 길항제인 프라조신을 주입하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
도 5는 소뇌 교세포 특이적으로 ShRNA를 이용하여 알파-1 아드레날린 수용체의 발현을 줄여 소뇌 교세포를 억제하는 방법과 통증 감소 여부를 나타낸다.
도 6은 소뇌 출력의 타겟인 소뇌 핵을 억제하는 GABAA 수용체 효능제인 무시몰(muscimol)을 직접 소뇌 핵에 주입하는 방법과 통증 감소 여부 및 행동실험 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.
상술한 바와 같이, 통증을 조절하기 위한 새로운 타겟 영역의 발굴이 요구되고 있다. 이에, 본 발명에서는 청반핵의 신경세포 축삭말단 억제제, 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린 수용체 억제제, 소뇌 교세포의 칼슘 활성화 억제제 및 GABA 수용체 효능제로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물을 제공함으로써, 상술한 문제의 해결방안을 모색하였다. 본 발명의 약학 조성물은 그동안 통증에 관하여 역할이 알려지지 않았던 소뇌를 조절하여 통증을 경감시킬 수 있음을 확인하여, 소뇌를 통증의 완화를 위한 새로운 치료 타겟하여 실제 통증의 완화 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 청반핵의 신경세포 축삭말단 억제제, 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린 수용체 억제제, 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체(alpha-1 adrenergic receptor)의 발현을 억제하는 억제제, 소뇌 교세포의 칼슘 활성화 억제제 및 GABAA 수용체 효능제로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.
“치료”는 이롭거나 바람직한 임상적 결과를 수득하기 위한 접근을 의미한다. 본 발명의 목적을 위해서, 이롭거나 바람직한 임상적 결과는 비제한적으로, 증상의 완화, 질병 범위의 감소, 질병 상태의 안정화(즉, 악화되지 않음), 질병 진행의 지연 또는 속도의 감소, 질병 상태의 개선 또는 일시적 완화 및 경감 (부분적이거나 전체적으로), 검출 가능하거나 또는 검출되지 않거나 여부를 포함한다. 또한, “치료”는 치료를 받지 않았을 때 예상되는 생존율과 비교하여 생존율을 늘이는 것을 의미할 수도 있다. “치료”는 치료학적 치료 및 예방적 또는 예방조치 방법 모두를 가리킨다. 상기 치료들은 예방되는 장애뿐만 아니라 이미 발생한 장애에 있어서 요구되는 치료를 포함한다. 질병을 “완화(alleviating)”하는 것은 치료를 하지 않은 경우와 비교하여, 질병상태의 범위 및/또는 바람직하지 않은 임상적 징후가 감소되거나 및/또는 진행의 시간적 추이(time course)가 늦춰지거나 길어지는 것을 의미한다. 또한,“치료”는 치료를 받지 않았을 때 예상되는 생존율과 비교하여 생존율을 늘이는 것을 의미할 수도 있다. “치료”는 치료학적 치료 및 예방적 또는 예방조치 방법 모두를 가리킨다. 상기 치료들은 예방되는 장애뿐만 아니라 이미 발생한 장애에 있어서 요구되는 치료를 포함한다.
소뇌 교세포는 소뇌에 있는 신경 아교세포 또는 신경 교세포를 의미한다.
청반핵과 노르에피네프린의 영향을 받는 부위를 합쳐 LC-NA 시스템이라고 한다(Locus Coeruleus-Noradrenergic system). LC-NA 시스템은 수면-각성 사이클, 집중, 기억, 자세와 균형, 인지적 조절, 감정, 생리적 스트레스 등을 조절하는 기능을 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 약학 조성물은 다음의 (i) 내지 (iv)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 활성을 나타내는 것인, 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다:
(i) 청반핵의 신경세포 축삭말단 억제;
(ii) 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린의 소뇌 교세포작용을 방해하기 위해 아드레날린 수용체를 억제;
(iii) 소뇌 교세포의 칼슘 활성화를 억제; 및
(iv) 소뇌 교세포의 활성화 하위 경로인 소뇌핵을 억제.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 소뇌 교세포의 활성을 억제하는 방법으로 실시예 2 내지 6에 나타난 바와 같이, (i) 소뇌 교세포에 직접 화학유전학적 hM4Di를 발현시키고 소뇌 교세포를 억제하는 방법, (ii) 소뇌 교세포를 활성화시키는 청반핵 세포에 화학유전학적 hM4D(Gi)를 발현시키고 소뇌에 국소적으로 청반핵의 축삭말단만 억제하는 방법, (iii) 소뇌 교세포에 주로 발현하는 알파-1 아드레날린 수용체를 억제하기 위해 소뇌에 국소적으로 길항제인 프라조신(Prazosin, PRZ)을 주입하는 방법, (iv) 소뇌 교세포 특이적으로 ShRNA를 이용하여 알파-1 아드레날린 수용체의 발현을 줄여 소뇌 교세포를 억제하는 방법, (v) 소뇌 출력의 타겟인 소뇌 핵을 억제하는 GABAA 수용체 효능제인 무시몰(muscimol)을 직접 소뇌 핵에 주입하는 방법을 이용하였다.
그 결과, 도 2 내지 도 6에 나타난 바와 같이, 각각을 처리한 경우 대조군에 비해 통증이 유의하게 감소한 것을 확인하였다.
또한, 소뇌는 운동기능의 주축을 담당하는 부분이므로, 각각의 처리의 경우에도 기초 운동 기능에 영향을 미치지 않는 것이 중요하다. 그에 따라 실시예 1-3에서 나타난 바와 같이 ledge test와 gait test를 진행하였으며(도 1D, E의 개략도 참고), 도 2 내지 도 4 및 도 6에 나타난 바와 같이 대조군과 비교하였을 때에도 기초 운동 기능에는 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.
따라서, 상기 약학 조성물을 소뇌를 표적으로 한 경우에도 통증의 완화 및 치료에 이용될 수 있으며, 기초 운동 기능에는 영향을 미치지 않는 것을 확인하였으므로, 통증 완화 및 치료의 새로운 타겟으로서 소뇌가 작용할 수 있음을 밝혔다.
일 실시예에 있어서, 상기 통증은 신경병증성 통증, 급성통증, 신경성 통증 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 용어 "신경병증성 통증(neuropathic pain)"은 본 명세서에서 말초 또는 중추신경계의 장애의 결과로 생기는 말초 또는 중추신경계에 의한 비정상적 과정(abnormal processing)의 감각 입력에서 비롯된 통증을 나타내는데 사용된다. 통각수용성 통증과 대조적으로, 신경병증성 통증은 실제 "타는 듯한(burning)," "감전된 듯한(electric)," "얼얼하거나 저린(tingling)," 또는 "쿡쿡 쑤시는(shooting)" 것으로 묘사된다. 신경병증성 통증은 종종 만성 이질통(chronic allodynia)(가벼운 터치와 같은, 보통 통증반응을 유발하지 않는 자극으로 인한 통증으로 정의된다) 및 감각과민(hyperalgesia)(정상적인 통증자극에 대한 높은 감수성으로 정의된다)에 의해 설명되며, 어떤 손상된 조직의 외관상 치료(apparent healing) 후 수개월 또는 수년 동안 지속될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 노르아드레날린 수용체 억제제는 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-1 adrenergic blocking agents)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-adrenergic blocking agents)는 수용체의 발현 또는 이의 활성을 억제하는 물질을 제한없이 포함한다. 상기 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-adrenergic blocking agents)는 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체의 발현을 억제하는 것이고, 상기 억제제는 알파-1 아드레날린 수용체에 특이적인 siRNA(small interference RNA), shRNA(short hairpin RNA), miRNA(microRNA), 리보자임(ribozyme), DNAzyme, PNA(peptide nucleic acids) 및 안티센스 올리고뉴클레오타이드(antisense oligonucleotide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 포함될 수 있다. 또한, 상기 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-adrenergic blocking agents)는 알파-1 아드레날린 수용체의 활성을 억제하는 물질이고, 알파-1 아드레날린 수용체에 특이적으로 결합하는 항체, 펩타이드, 앱타머 및 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 포함될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는 상기 유전자의 안티센스 올리고뉴클레오티드, 압타머, siRNA(small interference RNA), shRNA(short hairpin RNA), miRNA(microRNA) 또는 화합물이며, 가장 바람직하게는 shRNA(short hairpin RNA) 또는 화합물이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 shRNA 서열 번호는 서열번호 1를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 노르아드레날린 수용체 억제제는 알파-1 아드레날린 수용체 억제제(alpha-adrenergic blocking agents)를 의미하며, 이에 제한되는 것은 아니나, 알푸조신(alfuzosin), 독사조신(doxazosin), 테라조신(terazosin), 탐스로신(tamsulosin), 프라조신(prazosin) 등이 포함된다. 바람직하게는 프라조신(prazosin)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 GABAA 수용체 효능제는 이에 제한되는 것은 아니나, 효능제로써 GABA 자체, 무시몰(muscimol) 등과 GABAA 수용체 양성 알로스테릭 조절제로써 바르비트루산(barbiturates), 벤조다이아제핀(benzodiazepine)계열이 포함되지만 바람직하게는 무시몰 일 수 있다.
본 발명에서 "효능제"는 다른 설명이 없는 경우 GABAA 수용체와 상호작용하여, GABAA 수용체를 활성화시키고, 상기 GABAA 수용체의 생리학 또는 약리학적 반응 특성을 개시하는 물질이고, "길항제"는 효능제와 동일한 부위에서 수용체에 경쟁적으로 결합하되, 수용체의 활성 형태에 의해 개시되는 세포내 반응을 활성화시키 않으며, 이에 의해 효능제에 의한 세포내 반응을 억제할 수 있는 물질을 의미한다.
일 실시예에 있어서, 상기 약학 조성물은 생리적으로 허용되는 담체를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서, 용어 “약학 조성물(pharmaceutical composition)”은 본 발명의 화합물에 희석제 또는 담체와 같은 제약상 허용되는 부형제를 포함하는 혼합물을 의미한다. 약학적 조성물은 치료 용도를 위한 조성물뿐만 아니라 화장품 조성물을 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 본 발명의 조성물을 포함하는 약학적 조성물을 그 필요에 따라 대상체에게 투여하는 방법이 제공되어 있다. 일부 실시예에서, 본 발명의 조성물은 인간에게 투여할 수 있다.
본원에 제공된 약학적 조성물의 설명은 원칙적으로 인간에게 투여하기 위한 약학적 조성물에 관한 것이지만, 통상의 기술자는 이러한 조성물이 일반적으로 모든 종류의 동물에게 투여하기 적합함을 이해하게 될 것이다. 다양한 동물에게 투여하기 위한 약학적 조성물의 변형을 잘 이해하고, 숙련된 수의학 약리학자는 필요하다면 단순히 통상적인 실험으로 이러한 변형을 설계 및/또는 수행할 수 있다.
본원에서 기술한 약학적 조성물은 약리학 분야에 알려져 있거나 이후 내용에서 전개되는 임의의 방법에 의해 제조될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 정제용 방법은 활성 성분을 부형제 및/또는 하나 이상의 다른 보조 성분과 연관시키는 단계를 포함하고, 이어서 필요하거나 원하는 경우 생성물을 원하는 단일- 또는 다중-용량 단위로 성형 및/또는 포장하는 단계를 포함한다.
본 발명의 약학적 조성물은 단일 단위 용량 및/또는 복수의 단일 단위 용량으로서 제조, 포장, 및/또는 포장하지 않은 채로 판매될 수도 있다. 본원에서 사용하는 바와 같이, "단위 용량"은 사전 설정된 양의 활성 성분을 포함하는 약학적 조성물의 개별적인 양이다. 활성 성분의 양은 대상체에게 투여되는 활성 성분의 투여량 및/또는 그러한 투여량의 편리한 분획 예컨대 예를 들어 투여량의 1/2 또는 1/3과 일반적으로 동일하다.
발명의 약학적 조성물 내 활성 성분, 제약상 허용되는 부형제, 및/또는 임의의 추가 성분의 상대량은 치료 대상체의 동일성, 크기, 및/또는 장애에 따라 그리고 조성물이 투여되는 경로에 따라 변할 것이다. 예로서, 조성물은 0.1％ 내지 100％ (w/w) 활성 성분을 포함할 수도 있다.
본원에서 사용하는 바와 같이, 제약상 허용되는 부형제는 특정한 투여 형태 목적에 적합한 임의의 모든 용매, 분산 매질, 희석제, 또는 다른 액체 비히클, 분산액 또는 현탁 보조제, 표면 활성제, 등장화제, 증점제 또는 유화제, 보존제, 고체 결합제, 윤활제 등을 포함한다. 레밍턴(Remington)의 문헌[The Science and Practice of Pharmacy, 21st Edition, A. R. Gennaro, (Lippincott, Williams ＆ Wilkins, Baltimore, MD, 2006]은 약학적 조성물 조제에 사용된 다양한 부형제 및 이의 제조를 위한 공지된 기술을 개시한다. 임의의 통상적인 담체 배지가 예컨대 임의의 원하지 않는 생물학적 효과를 제공하거나 다르게는 약학적 조성물의 임의의 다른 성분과 유해한 방식으로 상호작용함으로써 물질 또는 그 유도체와 공존할 수 없는 것을 제외하고, 그 용도는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려한다. 제약상 허용되는 부형제는 적어도 95％, 96％, 97％, 98％, 99％, 또는 100％ 순수하다.
약학적 조성물의 제조에 사용된 제약상 허용되는 부형제는 불활성 희석제, 분산제 및/또는 과립화제, 표면 활성제 및/또는 유화제, 붕해제, 결합제, 보존제, 완충제, 윤활제, 및/또는 오일을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 화합물의 국소 및/또는 경피 투여를 위한 투여 형태는 연고, 페이스트, 크림, 로션, 겔, 분말, 용액, 스프레이, 흡입제 및/또는 패치를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 활성 성분은 멸균 장애하에서 제약상 허용되는 담체 및/또는 임의의 필요한 보존제 및/또는 요구될 수도 있는 완충제와 혼합되어 있다. 추가로, 본 발명은 흔히 활성 성분의 몸체로의 제어된 전달을 제공하는 추가 장점을 갖는 경피 패치의 사용을 고려한다. 이러한 투여 형태는 예를 들어 활성 성분을 적당한 배지에 융해 및/또는 분산시킴으로써 제조될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 비율 제어 막을 제공하고/거나 활성 성분을 중합체 매트릭스 및/또는 겔에 분산시킴으로써 비율이 제어될 수도 있다.
국소 투여를 위한 제제는 액체 및/또는 세미 액체 제제 예컨대 도찰제, 로션, 수중유 및/또는 유중수 에멀젼 예컨대 크림, 연고/또는 페이스트, 및/또는 용액 및/또는 현탁액을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 활성 성분의 농축이 용매 내 활성 성분의 용해도 한계만큼 높을 수도 있지만, 국소-투여가능한 제제는 예를 들어 약 1％ 내지 약 10％ (w/w) 활성 성분을 포함할 수도 있다. 국소 투여를 위한 제제는 본원에서 기술한 하나 이상의 추가 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명은 상기 약학 조성물을 인간을 제외한 개체에게 투여하는 단계를 포함하는 통증의 완화 또는 치료 방법을 제공한다.
상기 투여는, 정맥내 주여, 경구 또는 피하 내 투여, 뇌내 직접 주입하는 방법을 포함하며, 그 방법에 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 뇌의 소뇌에 직접 주입하는 것을 의미한다. 또한, 뇌내 직접 주입을 위하여 특화된 약물 주입기구를 사용할 수 있으며, 구체적으로, 약물주입기구(Ommaya reservoir) 및 약물주입 카테터를 포함한다.
또한 상기 본 발명의 치료 방법에 있어서, 상기 약물의 적합한 투여량은 약제학적 조성물의 투여방법을 적용할 수 있으며, 이에 따라 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 소망하는 치료 또는 예방에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 GABA 또는 GABA 작용제는 0.1 내지 1.0 mmol/㎕의 농도로, 1회 투여량은 1 ㎕ 내지 5 ㎕ 이다. 상기 범위의 농도 및 주입량보다 적게 주입될 경우, 통증 치료에 대한 효과가 미미하며, 상기 범위를 초과하여 주입될 경우, GABA성 반응이 과도하게 유발되어 부작용이 발생할 수 있다.
본 발명은 노르아드레날린 수용체에 후보물질을 처리하여 노르아드레날린 수용체의 억제 여부를 확인하여 통증 완화 물질을 스크리닝 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후보물질을 처리하여 노르아드레날린 수용체가 억제되는 경우, 상기 후보물질을 통증 완화 물질로 판단하는 단계를 포함하는 통증 완화 물질을 스크리닝 하는 방법일 수 있다.
본 발명은 GABAA 수용체에 후보물질을 처리하여 GABAA 수용체의 활성 여부를 확인하여 통증 완화 물질을 스크리닝 하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후보물질을 처리하여 GABAA 수용체가 활성화되는 경우, 상기 후보물질을 통증 완화 물질로 판단하는 단계를 포함하는, 통증 완화 물질을 스크리닝 하는 방법일 수 있다.
본 발명은 통증 완화를 위한 신호를 발생시키는 신호 발생부를 포함하는 전자약으로서, 상기 전기신호는 (i) 청반핵의 신경세포 축삭말단, (ii) 청반핵의 신경세포 축삭말단에서 분비되는 노르아드레날린 수용체, (iii) 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체(alpha-1 adrenergic receptor) 및 (iv) 소뇌 교세포를 억제하는 신호인 것을 특징으로 하는 전자약을 제공한다.
본 발명에 있어서 '전자약'은 전자(electronics)와 약품(pharmaceutical)의 합성어로 뇌와 신경세포에서 발생하는 신호를 조절하여 질병을 치료하는 전자장치를 의미한다. 본 발명에 있어 '전자약'은 신체의 생물학적 기능 또는 병리학적 과정에서 영향과 변형을 주기 위한 부작용이 최소화된 물리자극을 활용하여 난치성 질환을 포함한 다양한 질병에 약과 같은 치료효과를 목적으로 하는 의료기기일 수 있다.
전자약은 피하에 매립되어, 치료가 필요한 특정한 부분만을 골라서 자극하므로 부작용을 최소화 할 수 있고, 만일의 경우 약효를 즉시 중단할 수 있는 장점을 가지고 있다. 상기 자극을 주는 부위는 신체의 국소 부위, 특정 세포, 중추 또는 말초 신경계일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 나열한 뇌의 특정 영역을 억제시킴으로써, 통증을 완화할 수 있다.
신호 발생부는 신호를 발생시킬 수 있는 어떠한 형태이든 적용 가능하며 화학적 부작용이 없는 물리적 자극일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 신호는 특정 형태로 제한되지 않으나, 생물학적, 화학적 활성성분을 사용하지 않아 부작용의 우려가 낮으며, 상기 나열한 뇌의 특정 영역을 자극할 수 있는 어떤 형태이든 적용이 가능하다. 바람직하게는, 상기 신호는 전기자극, 자기장, 초음파, 빛 및 레이저로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
1-1. 동물 모델 준비
모든 동물은 12시간의 명암 주기로 유지되었고 물과 음식도 자유롭게 허용되었다. 연구는 서울대학교 동물 관리 및 사용위원회(IACUC)의 지침에 따라 동물 관리 및 실험을 수행했다. 모든 동물 실험은 IACUC 승인을 받은 SNU-140513-3-11과 SNU-161226-5-4의 프로토콜을 따른다.
유전자 변형이 없는 wild-type 마우스를 이용하여 소뇌 교세포와 청반 세포를 타겟하는 특이적 화학유전학적 억제 바이러스를 주입한다. 알파 1 아드레너직 수용체를 소뇌 교세포 특이적으로 제거하기 위해 소뇌 교세포에만 특이적으로 타목시펜에 의해 cre가 발현하는 유전자 변형마우스인 Glast-cre(Tg(Slc1a3-cre/ERT)1Nat/J)을 이용하여 타목시펜을 주입해 cre를 발현시킨 뒤 cre 의존적으로 알파 1 아드레너직 수용체를 제거하는 바이러스를 주입한다.
본 발명의 실시예에서 사용된 시약의 종류 및 동물 모델, 바이러스의 종류 및 시약의 구입처는 다음과 같다.
| Reagent type(species) or resource | Designation | Source or reference | Identifiers | Additional information |
| Strain, Strain background Mus Musculus | Tg(Slc1a3-cre/ERT)1Nat/J | Jackson Laboratory | RRID: IMSR_JAX:012586 | Stock no: 012586 |
| Other | AAV9.rTH.PI.Cre.SV40 | Addgene | RRID: Addgene_107788 | Plasmid #107788 |
| Other | AAV5.GFAP.hM4D(Gi).mCherry | Addgene | RRID: Addgene_50479 | Plasmid #50479 |
| Other | AAV9.hSyn.DIO.hM4D(Gi).mCherry | Addgene | RRID: Addgene_44362 | Plasmid #44362 |
| Other | AAV5.pSico.a1AR.shRNA.mCherry | KIST virus facility | ||
| Chemical compound, drug | DREADD agonist 21(Compound 21) | Hellobio | CAS no: 2250025-92-2 | Cat no: HB6124 |
| Chemical compound, drug | Clozapine N-oxide (CNO) dihydrochloride | Hellobio | CAS no: 2250025-93-3 | Cat no: HB6149 |
| Chemical compound, drug | Capsaicin | Sigma Aldrich | CAS no: 404-86-4 | Cat no: HB1179 |
| Chemical compound, drug | Prazosin hydrochloride | Sigma Aldrich | CAS no: 19237-84-4 | Cat no: P7791 |
| Chemical compound, drug | Muscimol | Sigma Aldrich | CAS no: 2763-96-4 | Cat no: M1523 |
| Chemical compound, drug | Tamoxifen | Sigma Aldrich | CAS no: 10540-29-1 | Cat no: T5648 |
| Chemical compound, drug | Sunflower seed oil | Santa Cruz Biotechnology | CAS no: 8001-21-6 | Cat no: sc-215936 |
1-2. 약물주입
소뇌 교세포의 화학유전학적 억제를 위해 복강으로 5-10mg/kg의 용량의 CNO를 주입했다. 청반 세포의 화학유전학적 억제를 위해 소뇌 버미스 소엽 4/5번에 설치한 캐뉼라를 통해 1mM C21을 0.5ul를 소뇌 피질에 직접 주입했다. 알파 1 아드레너직 수용체 억제제 혹은 GABAA 효능제인 Prazosin(100uM 0.5ul), Musciomol(100uM 0.5ul)의 경우 각각 소뇌 피질과 소뇌핵부위에 타겟한 캐뉼라를 통해 주입했다.
1-3. 캡사이신 투여로 인한 급성 통증
통증 조절에 있어 통각 정도를 객관적으로 측정하기 위해 급성통증을 유발하는 캡사이신을 이용하여 발바닥을 핥는 시간을 측정하였다. 동물 모델에서 급성통증에 의한 양상을 확인하는 방법이다. 이후 소뇌 교세포를 조절할 수 있는 다양한 방법을 통해 캡사이신에 의한 발바닥을 핥는 시간이 변화되는지 확인하면 통증이 조절될 수 있음을 확인 할 수 있다.
도 1A에 나타난 바와 같이 원기둥 모양 챔버에 마우스를 넣어 발바닥에 캡사이신을 주입했을시 핥는 시간을 측정하였다(도 1A). 캡사이신에 의한 통증 양상을 확인하기 위해 총 30분간 기록하며 캡사이신 주입 전 10분 주입 후 20분을 기록하였다(도 1B).
캡사이신에 의한 행동으로 발바박 핥는 시간을 측정하여 통증 정도를 측정하였다. 그 결과, 도 1C에 나타난 바와 같이 캡사이신을 주입했을 때 대조군인 vehicle에 비해서 유의하게 핥는 시간이 늘어난다는 것을 확인했다.
1-4. 행동 실험 설계
소뇌 교세포 활성을 조절했을 때 기본적인 행동 양상에 영향이 있는지 확인하기 위해 가로 세로 각 40cm 챔버에 넣어 기본적인 움직임을 측정하였다(도 1D).
운동 협응을 측정하기 위해 첫번째로 ledge test를 진행하였다. 케이지 모서리에 올려 마우스가 움직임을 측정하여 균형을 잃지 않고 모서리를 따라 걷고 케이지 안으로 조심스럽게 들어가면 3점, 마우스가 모서리를 따라 걷는 동안 발이 일부 미끄러지지만 그렇지 않을 땐 이상이 없어 보이면 2점, 뒷다리를 효과적으로 사용하지 못하거나 케이지로 들어갈 때 다리보다 머리가 먼저 들어가게 되면 1점, 모서리에서 자꾸 떨어지며 도움을 줘도 흔들리거나 움직임이 전혀 없으면 0점을 주어 3점에 가까우면 정상 0점에 가까우면 비정상적 운동협응으로 판단하였다. (도 1E, ledge test).
운동 협응을 측정하기 위해 두번째로 Gait test를 진행하였다. 실험자가 보이지 않게 하여 걷는 양상을 측정하여 마우스가 모든 다리에 체중을 지지하고 복부가 바닥에 닿지 않고 양쪽 뒷다리에 문제가 없게 움직이면 3점, 떨림을 보이거나 걸을 때 절뚝거리면 2점, 심한 떨림이나 절뚝거림, 골반이 내려가 있거나 발이 몸에서 멀어지는 양상을 보이면 1점, 마우스가 앞으로 좀처럼 나아가지 않고 바닥에 복부를 끌고다니는 양상이면 0점을 주어 점에 가까우면 정상 0점에 가까우면 비정상적 운동협응으로 판단하였다(도 1E, Gait test).
소뇌 교세포에 직접 화학유전학적 hM4Di를 발현시키고 소뇌 교세포를 억제하는 방법
유전자 변형이 없는 wild-type 마우스를 이용하여 소뇌 교세포를 타겟하는 특이적 화학유전학적 억제 바이러스를 주입한다. 마우스 소뇌 교세포를 특이적으로 억제하기 위하여, 화학유전학적(chemogenetic)방법으로 hM4D(Gi)를 소뇌교세포(Vermis Lobule IV/V)에 발현시켰다. DREADD는 GPCR에 선택적으로 결합하는 리간드에 의해 활성화되는 조작된 G-단백질-결합 수용체 (GPCR)를 사용한다. 예를 들어, 조작된 사람의 무스카린계 3형 GPCR hM3D(Gq)와 hM4D(Gi)은 내인성 리간드에 반응하지 않지만 대신에 약리학적으로 불활성인 클로자핀-N-산화물 (CNO)에 의해 활성화된다. 따라서, 해당 바이러스를 활성화시킬 수 있는 효능제인 CNO를 복강으로 5-10mg/kg의 용량으로 주입했다. 교세포가 억제가 되는 약 한시간 뒤에 행동 실험을 진행하였다(도 2A).
그 결과, 실시예 1-2에서 전술한 캡사이신에 의해 유도된 통증은 CNO 복강 투여에 의한 소뇌 교세포 특이적 화학유전학적 억제시에 대조군에 비해 핥는 시간이 유의하게 감소했다(도 2B). 또한, 이 경우, 소뇌 교세포 억제가 통증 양상에만 영향을 줬음을 확인하기 위해 실시예 1-3에서 전술한 ledge test 및 Gait test로 기초 운동 기능을 측정하였다. 기초 운동 관련 행동실험을 수행하여 대조군 행동 양상을 기반으로 표준화하였다. 도 2C에 나타난 바와 같이, 소뇌 교세포 억제로 대조군과 비교하여 기초 운동수행의 유의성이 확인되지 않았다. 이를 통해 소뇌 교세포 억제로 통증이 감소할 수 있으며, 기초 운동수행에는 영향이 없음을 확인하였다.
소뇌 교세포를 활성화시키는 청반핵 세포에 화학유전학적(chemogenetic) hM4D(Gi)를 발현시키고 소뇌에 국소적으로 청반핵의 축삭말단만 억제
유전자 변형이 없는 wild-type 마우스를 이용하여 청반 세포를 타겟하는 특이적 화학유전학적 억제 바이러스를 주입하였다. 마우스 소뇌 교세포를 활성화시킬 수 있는 노르에프네프린을 분비하는 청반(LC)영역을 특이적으로 억제하기 위하여, 화학유전학적 억제 방법으로 hM4D(Gi)를 청반(LC)에 발현시켰다. 그 후, 청반 세포의 화학유전학적 억제를 위해 소뇌 버미스 소엽 4/5번에 설치한 캐뉼라를 통해 1mM C21을 0.5ul를 소뇌 피질에 직접 주입했다. 노르에프네프린이 분비되는 말단이 억제가 되는 약 10분 후에 행동 실험을 진행하였다(도 3A). 그 결과, 캡사이신에 의해 유도된 통증은 C21 캐뉼라를 통한 소뇌 국소 주입으로 인해 청반세포 축삭말단 화학유전학적 억제시에도 대조군에 비해 핥는 시간이 유의하게 감소했다(도 3B). 또한, 이 경우, 청반핵의 축삭말단 억제가 통증 양상에만 영향을 줬음을 확인하기 위해 실시예 1-3에서 전술한 ledge test 및 Gait test로 기초 운동 기능을 측정하였다. 기초 운동 관련 행동실험을 수행하여 대조군 행동 양상을 기반으로 표준화하였다. 도 3C에 나타난 바와 같이, 소뇌 청반핵 축삭말단 억제로 대조군과 비교하여 기초 운동수행의 유의성이 확인되지 않았다. 이를 통해 청반핵 억제로 통증이 감소할 수 있으며, 기초 운동수행에는 영향이 없음을 확인하였다.
소뇌 교세포에 주로 발현하는 알파-1 아드레날린 수용체를 억제하기 위해 소뇌에 국소적으로 길항제인 프라조신을 주입
노르에프네프린은 소뇌 교세포의 알파-1 아드레날린 수용체에 의해 활성화된다. 이를 억제하기 위해 알파-1 아드레날린 수용체 길항제인 프라조신(100uM 0.5ul)을 캐뉼라를 통해 소뇌(Vermis Lobule IV/V)에만 국소적으로 주입하였다. 그 후 알파-1 아드레날린 수용체가 억제가 되는 약 10분 뒤에 행동 실험을 진행하였다(도 4A).
그 결과, 캡사이신에 의해 유도된 통증은 알파-1 아드레날린 수용체 길항제인 프라조신을 캐뉼라를 통해 소뇌 국소 주입시에도 대조군에 비해 핥는 시간이 유의하게 감소했다(도 4B). 또한, 이 경우, 알파-1 아드레날린 수용체의 억제가 통증 양상에만 영향을 줬음을 확인하기 위해 실시예 1-3에서 전술한 ledge test 및 Gait test로 기초 운동 기능을 측정하였다. 도 4C에 나타난 바와 같이, 소뇌의 알파-1 아드레날린 수용체가 억제되더라도 대조군과 비교하여 기초 운동수행의 유의성이 확인되지 않았다. 이를 통해 소뇌 교세포에 주로 발현하는 알파-1 아드레날린 수용체 억제로 통증이 감소할 수 있으며, 기초 운동수행에는 영향이 없음을 확인하였다.
소뇌 교세포 특이적으로 ShRNA를 이용하여 알파-1 아드레날린 수용체의 발현을 줄여 소뇌 교세포를 억제
소뇌 교세포 활성을 막는 또 다른 방식으로, 소뇌 교세포 특이적 ShRNA를 이용하여 알파-1 아드레날린 수용체를 억제시켰다. 알파 1 아드레너직 수용체를 소뇌 교세포 특이적으로 제거하기 위해 소뇌 교세포에만 특이적으로 타목시펜에 의해 cre가 발현하는 유전자 변형마우스인 Glast-cre(Tg(Slc1a3-cre/ERT)1Nat/J)을 이용하여 타목시펜을 주입해 cre를 발현시킨 뒤 cre 의존적으로 알파 1 아드레너직 수용체를 제거하는 바이러스를 주입하였다. Glast-cre(Tg(Slc1a3-cre/ERT)1Nat/J) 마우스는 미국 잭슨랩에서 구입하였다.
구체적으로, 소뇌 교세포 특이적인 Cre를 발현하는 마우스(Glast-Cre/ERT mouse)는 에스트로겐 유도체를 통해 Cre가 활성화되므로, 타목시펜(tamoxifen)이라는 약물로 cre를 활성화시키고 cre-dependent한 ShRNA(534-558)를 이용하여 알파-1 아드레날린 수용체를 교세포 특이적으로 녹다운(knockdown) 시켰다. 본 발명에서 사용한 ShRNA서열은 다음과 같다.
| 서열정보(Sequence) | 서열번호 | |
| ShRNA | GAGCCACACTTAGCTAACCATTTCA | 1 |
그 결과, 캡사이신에 의해 유도된 통증은 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체의 ShRNA 주입시에도 대조군에 비해 핥는 시간이 유의하게 감소했다(도 5B).
소뇌 출력의 타겟인 소뇌 핵을 억제하는 GABAA 수용체 효능제인 무시몰(muscimol)을 직접 소뇌 핵에 주입
소뇌 피질에서 처리된 정보는 소뇌핵으로 수렴하게 된다. 소뇌 출력의 타겟인 소뇌 핵을 억제한 경우, 캡사이신에 의한 통증 양상을 알아보기 위하여 DCN(Deep Cerebellar Nuclei) 영역에 캐뉼라를 통해 억제성 신경전달 물질 GABAA 수용체 효능제인 무시몰(100uM 0.5ul)을 국소 처리하였다. 무시몰의 효과가 나타나는 인젝션 이후 10분 뒤에 핥는 시간을 측정하였다(도 6A).
그 결과, 캡사이신에 의해 유도된 통증은 DCN의 GABAA 수용체 효능제인 무시몰의 국소 주입으로 대조군에 비해 핥는 시간이 유의하게 감소했다(도 6B). 또한, 이 경우, 억제성 신경물질 GABA 수용체의 효능제가 통증 양상에만 영향을 줬음을 확인하기 위해 실시예 1-3에서 전술한 ledge test 및 Gait test로 기초 운동 기능을 측정하였다. 도 6C에 나타난 바와 같이, 소뇌핵의 활성 억제로 대조군과 비교하여 기초 운동수행의 유의성이 확인되지 않았다. 이를 통해 소뇌핵 활성 억제로 통증이 감소할 수 있으며, 기초 운동수행에는 영향이 없음을 확인하였다.
이를 통해, 통증에 있어서 역할을 알 수 없던 소뇌를 조절하여 통증을 경감시키는 동시에 기초 운동수행능력에는 영향이 없음을 확인하여, 새로운 통증 치료 타겟으로 이용할 수 있음을 나타낸다.
SEQUENCE LISTING
<110> Seoul National University R&DB Foundation
University-Industry Cooperation Group of Kyung Hee
University
<120> Pharmaceutical compositions and methods for alleviating or
treating pain through cerebellar glia control
<130> 1069795
<160> 1
<170> PatentIn version 3.2
<210> 1
<211> 25
<212> DNA
<213> Artificial
<220>
<223> ShRNA
<400> 1
gagccacact tagctaacca tttca 25
Claims (17)
- 유효성분으로 소뇌 교세포 특이적 알파-1 아드레날린 수용체(alpha-1 adrenergic receptor)의 발현을 억제하는 억제제로서 서열번호 1로 이루어진 shRNA를 포함하는, 소뇌 교세포에 투여되는 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 통증은 신경병증성 통증, 급성통증, 신경성 통증 또는 이들의 조합인, 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 약학 조성물은 생리적으로 허용되는 담체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210180671A KR102816673B1 (ko) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 소뇌 교세포 조절을 통한 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물 및 통증의 완화 또는 치료 방법 |
| US18/720,471 US20250152586A1 (en) | 2021-12-16 | 2022-12-13 | Pharmaceutical composition for relieving or treating pain by regulating cerebellar glial cells and method for relieving or treating pain |
| PCT/KR2022/020234 WO2023113429A1 (ko) | 2021-12-16 | 2022-12-13 | 소뇌 교세포 조절을 통한 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물 및 통증의 완화 또는 치료 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210180671A KR102816673B1 (ko) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 소뇌 교세포 조절을 통한 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물 및 통증의 완화 또는 치료 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230091503A KR20230091503A (ko) | 2023-06-23 |
| KR102816673B1 true KR102816673B1 (ko) | 2025-06-05 |
Family
ID=86772961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210180671A Active KR102816673B1 (ko) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 소뇌 교세포 조절을 통한 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물 및 통증의 완화 또는 치료 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20250152586A1 (ko) |
| KR (1) | KR102816673B1 (ko) |
| WO (1) | WO2023113429A1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190046662A1 (en) | 2016-03-24 | 2019-02-14 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Compositions and Methods for Treating Neuropathic Pain |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6009875A (en) * | 1993-10-14 | 2000-01-04 | Berlex Laboratories, Inc. | Use of sympathetic antagonists for treatment of chronic muscle pain |
| KR101202451B1 (ko) * | 2010-05-13 | 2012-11-16 | 한국과학기술연구원 | 라이아노딘 수용체의 활성을 항진시키는 통증 완화 물질 및 그의 스크리닝 방법 |
| KR101653225B1 (ko) * | 2015-01-13 | 2016-09-01 | 한국과학기술연구원 | 통증치료 장치 및 방법 |
| CN108348528A (zh) * | 2015-09-17 | 2018-07-31 | 科达生物治疗公司 | 治疗神经障碍的组合物和方法 |
-
2021
- 2021-12-16 KR KR1020210180671A patent/KR102816673B1/ko active Active
-
2022
- 2022-12-13 US US18/720,471 patent/US20250152586A1/en active Pending
- 2022-12-13 WO PCT/KR2022/020234 patent/WO2023113429A1/ko not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190046662A1 (en) | 2016-03-24 | 2019-02-14 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Compositions and Methods for Treating Neuropathic Pain |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Emergency. 2014. Vol.2, No.4, pp.151-157.* |
| Journal of Neuroscience Research. 2017. Vol.95, pp.1336-1346.* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023113429A1 (ko) | 2023-06-22 |
| US20250152586A1 (en) | 2025-05-15 |
| KR20230091503A (ko) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Curcumin promotes proliferation of adult neural stem cells and the birth of neurons in Alzheimer's disease mice via Notch signaling pathway | |
| Heinemeier et al. | Expression of collagen and related growth factors in rat tendon and skeletal muscle in response to specific contraction types | |
| Quirk et al. | Prefrontal mechanisms in extinction of conditioned fear | |
| Guiard et al. | Functional interactions between dopamine, serotonin and norepinephrine neurons: an in-vivo electrophysiological study in rats with monoaminergic lesions | |
| Beltramo et al. | CB2 receptor‐mediated antihyperalgesia: possible direct involvement of neural mechanisms | |
| Threlfell et al. | Inhibition of phosphodiesterase 10A increases the responsiveness of striatal projection neurons to cortical stimulation | |
| Bennion et al. | Neuroprotection by post‐stroke administration of an oral formulation of angiotensin‐(1–7) in ischaemic stroke | |
| Rank et al. | Adrenergic receptors modulate motoneuron excitability, sensory synaptic transmission and muscle spasms after chronic spinal cord injury | |
| Faingold et al. | Serotonergic agents act on 5-HT3 receptors in the brain to block seizure-induced respiratory arrest in the DBA/1 mouse model of SUDEP | |
| Passerin et al. | Role of locus coeruleus in foot shock-evoked Fos expression in rat brain | |
| Bortoli et al. | Effects of fluoxetine and buspirone on the panicolytic-like response induced by the activation of 5-HT1A and 5-HT2A receptors in the rat dorsal periaqueductal gray | |
| McGrady et al. | TRPV1 tunes optic nerve axon excitability in glaucoma | |
| Borland et al. | Social experience and sex-dependent regulation of aggression in the lateral septum by extrasynaptic δGABAA receptors | |
| Khasabov et al. | Hyperalgesia and sensitization of dorsal horn neurons following activation of NK-1 receptors in the rostral ventromedial medulla | |
| Bu et al. | The roles of chemokine CXCL13 in the development of bone cancer pain and the regulation of morphine analgesia in rats | |
| Schulte et al. | Induction of immediate early gene expression by high-frequency stimulation of the subthalamic nucleus in rats | |
| Ye et al. | Transcranial direct current stimulation attenuates chronic pain in knee osteoarthritis by modulating BDNF/TrkB signaling in the descending pain modulation system | |
| Tsvyetlynska et al. | Role of AMPA receptor desensitization and the side effects of a DMSO vehicle on reticulospinal EPSPs and locomotor activity | |
| Carletti et al. | Neuronal nitric oxide synthase is involved in CB/TRPV1 signalling: focus on control of hippocampal hyperexcitability | |
| Wang et al. | Selective activation of metabotropic glutamate receptor 7 blocks paclitaxel-induced acute neuropathic pain and suppresses spinal glial reactivity in rats | |
| KR102816673B1 (ko) | 소뇌 교세포 조절을 통한 통증의 완화 또는 치료용 약학 조성물 및 통증의 완화 또는 치료 방법 | |
| Steinmetz et al. | Cannabinoid agonist administration within the cerebellar cortex impairs motor learning | |
| Dias et al. | Brain kinin B1 receptor is upregulated by the oxidative stress and its activation leads to stereotypic nociceptive behavior in insulin-resistant rats | |
| Poore et al. | TRPM4 blocking antibody reduces neuronal excitotoxicity by specifically inhibiting glutamate-induced calcium influx under chronic hypoxia | |
| Wang et al. | Inputs from paraventricular nucleus of thalamus and locus coeruleus contribute to the activation of central nucleus of amygdala during context-induced retrieval of morphine withdrawal memory |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| T11-X000 | Administrative time limit extension requested |
St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000 |
|
| T11-X000 | Administrative time limit extension requested |
St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000 |
|
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000 |
|
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
St.27 status event code: N-2-6-B10-B15-exm-PE0601 |
|
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| PX0701 | Decision of registration after re-examination |
St.27 status event code: A-3-4-F10-F13-rex-PX0701 |
|
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 |
|
| PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |