최근 생명공학 기법과 단백질 공학 기법이 발달함에 따라 화학 제제가 아닌 단백질 치료제에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 개선된 단백질 치료제가 개발되고 있으며, 개발된 단백질 치료제들은 그 효능과 체내에서의 안정성이 입증되어 미 FDA로부터 승인 받는 단백질 치료제가 증가하고 있는 추세이다. Glucagon like peptide-1 (GLP-1)은 소장의 L-세포에서 분비되는 인크레틴 호르몬으로, 글루코스-의존적 인슐린 분비를 유도하며, 글루카곤의 분비를 저해하고, 췌장의 β-세포를 분화시키며, 음식물 섭취를 억제시킨다. GLP-1은 이러한 ...
최근 생명공학 기법과 단백질 공학 기법이 발달함에 따라 화학 제제가 아닌 단백질 치료제에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 개선된 단백질 치료제가 개발되고 있으며, 개발된 단백질 치료제들은 그 효능과 체내에서의 안정성이 입증되어 미 FDA로부터 승인 받는 단백질 치료제가 증가하고 있는 추세이다. Glucagon like peptide-1 (GLP-1)은 소장의 L-세포에서 분비되는 인크레틴 호르몬으로, 글루코스-의존적 인슐린 분비를 유도하며, 글루카곤의 분비를 저해하고, 췌장의 β-세포를 분화시키며, 음식물 섭취를 억제시킨다. GLP-1은 이러한 제 2형 당뇨병 치료제로서의 잠재력을 가지고 있음에도 불구하고, GL체내의 dipeptityl peptidase IV (DPP-IV)라는 효소에 의해 빠르게 절단되어, 체내 반감기가 2분 이하로 매우 짧기 때문에 천연형 GLP-1은 치료제로서의 사용이 불가능하다. 최근 연구는, 증가된 반감기를 갖는 지속형 GLP-1 유사체나 DPP-IV 억제제를 개발하는데 중점을 두고 있다. 많은 연구에서 GLP-1의 N-말단에 화학적 변화를 주거나, 아미노산을 변형 하는 방법 등을 통해 DPP-IV에 의한 GLP-1의 분해를 억제할 수 있는 DPP-IV에 대한 저항성을 갖는 GLP-1 유사체를 개발하고 있다. 또한, GLP-1의 반감기를 증가시키기 위한 방법으로 체내에 다량 존재하는 알부민 또는 면역글로불린 중쇄에 해당하는 IgG-Fc 등과 같은 거대분자를 GLP-1에 융합하기도 한다. 본 연구에서는, GLP-1의 N-말단에 아미노산인 알라닌 또는 글리신 중 하나를 연장하여 이들이 DPP-IV에 의한 분해를 억제함을 증명하였다. 또한, 같은 방법으로 N-말단이 신장 된 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질도 DPP-IV에 저항성이 있음을 확인하였다. GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질 및 N-말단이 신장된 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들의 생물학적 활성을 확인하기 위한 실험을 INS-1 세포에서 진행하였는데, IRS-2의 발현, ERK1/2와 CREB의 활성이 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들에 의해 일어남을 확인하였다. GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들의 체내에서의 반감기 증가 여부를 확인하기 위하여, Sprague-Dawley rat에서 약물동태학 실험을 수행 하였다. GLP-1의 N-말단에 알라닌 또는 글리신이 연장 되어 DPP-IV에 대항하는 저항성을 가지고 있음을 증명하였고, 이들의 체내 반감기가 평균 435.4 배 증가 된 것을 확인할 수 있었다. 또한, db/db mice에서 A-GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질에 의해 혈당량이 감소되는 것을 확인 하였다. 본 연구의 결과로 N-말단이 신장된 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들이 제 2형 당뇨병 치료제로서의 잠재력을 가지고 있다는 것을 확인 할 수 있었으며, 특히, A-GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질은 인슐린 저항성을 갖는 제 2형 당뇨병의 치료를 위한 항-당뇨 치료제로서의 잠재력을 가지고 있어 제 2형 당뇨병 치료제로서의 가치가 기대된다.
최근 생명공학 기법과 단백질 공학 기법이 발달함에 따라 화학 제제가 아닌 단백질 치료제에 대한 관심이 높아지고 있다. 많은 개선된 단백질 치료제가 개발되고 있으며, 개발된 단백질 치료제들은 그 효능과 체내에서의 안정성이 입증되어 미 FDA로부터 승인 받는 단백질 치료제가 증가하고 있는 추세이다. Glucagon like peptide-1 (GLP-1)은 소장의 L-세포에서 분비되는 인크레틴 호르몬으로, 글루코스-의존적 인슐린 분비를 유도하며, 글루카곤의 분비를 저해하고, 췌장의 β-세포를 분화시키며, 음식물 섭취를 억제시킨다. GLP-1은 이러한 제 2형 당뇨병 치료제로서의 잠재력을 가지고 있음에도 불구하고, GL체내의 dipeptityl peptidase IV (DPP-IV)라는 효소에 의해 빠르게 절단되어, 체내 반감기가 2분 이하로 매우 짧기 때문에 천연형 GLP-1은 치료제로서의 사용이 불가능하다. 최근 연구는, 증가된 반감기를 갖는 지속형 GLP-1 유사체나 DPP-IV 억제제를 개발하는데 중점을 두고 있다. 많은 연구에서 GLP-1의 N-말단에 화학적 변화를 주거나, 아미노산을 변형 하는 방법 등을 통해 DPP-IV에 의한 GLP-1의 분해를 억제할 수 있는 DPP-IV에 대한 저항성을 갖는 GLP-1 유사체를 개발하고 있다. 또한, GLP-1의 반감기를 증가시키기 위한 방법으로 체내에 다량 존재하는 알부민 또는 면역글로불린 중쇄에 해당하는 IgG-Fc 등과 같은 거대분자를 GLP-1에 융합하기도 한다. 본 연구에서는, GLP-1의 N-말단에 아미노산인 알라닌 또는 글리신 중 하나를 연장하여 이들이 DPP-IV에 의한 분해를 억제함을 증명하였다. 또한, 같은 방법으로 N-말단이 신장 된 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질도 DPP-IV에 저항성이 있음을 확인하였다. GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질 및 N-말단이 신장된 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들의 생물학적 활성을 확인하기 위한 실험을 INS-1 세포에서 진행하였는데, IRS-2의 발현, ERK1/2와 CREB의 활성이 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들에 의해 일어남을 확인하였다. GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들의 체내에서의 반감기 증가 여부를 확인하기 위하여, Sprague-Dawley rat에서 약물동태학 실험을 수행 하였다. GLP-1의 N-말단에 알라닌 또는 글리신이 연장 되어 DPP-IV에 대항하는 저항성을 가지고 있음을 증명하였고, 이들의 체내 반감기가 평균 435.4 배 증가 된 것을 확인할 수 있었다. 또한, db/db mice에서 A-GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질에 의해 혈당량이 감소되는 것을 확인 하였다. 본 연구의 결과로 N-말단이 신장된 GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질들이 제 2형 당뇨병 치료제로서의 잠재력을 가지고 있다는 것을 확인 할 수 있었으며, 특히, A-GLP-1/IgG-Fc 융합 단백질은 인슐린 저항성을 갖는 제 2형 당뇨병의 치료를 위한 항-당뇨 치료제로서의 잠재력을 가지고 있어 제 2형 당뇨병 치료제로서의 가치가 기대된다.
In recent years, owing to advances in biotechnology method and protein engineering methods, increasing interest has been focused on protein therapeutic agents, as opposed to chemical drugs. A number of improved protein therapeutic agents are developed and their efficacy and stability are being demon...
In recent years, owing to advances in biotechnology method and protein engineering methods, increasing interest has been focused on protein therapeutic agents, as opposed to chemical drugs. A number of improved protein therapeutic agents are developed and their efficacy and stability are being demonstrated in plasma, and several of these agents are pending approval from the US FDA. Glucagon like peptide-1 (GLP-1), an incretin hormone produced by intestinal L-cells, performs an important role in glucose-dependent insulin secretion, the suppression of glucagon secretion, the proliferation of pancreatic β-cells, and the inhibition of food intake. Despite the therapeutic potential for type 2 diabetes, GLP-1 is degraded rapidly by dipeptidyl peptidase Ⅳ (DPP-Ⅳ) and by renal clearance, resulting in a short in vivo half-life less than 2 minutes. In recent research, attention has been focused on the development of long-acting GLP-1 mimetics or DPP-Ⅳ inhibitors. A number of studies have described DPP-Ⅳ resistant GLP-1 analogs with chemical modification or amino acid substitution, in which the latter relied largely upon amino acid substitutions in the N-terminal region of GLP-1 to evade proteolytic degradation by DPP-Ⅳ. Additionally, efforts to prolong the half-life of GLP-1 by attaching macromolecules such as albumin or immunoglobulin heavy chains (IgG-Fc), which are found in abundance in serum, have been sought. In this research, I demonstrated that the N-terminal extension of GLP-1 by a single amino acid, Ala or Gly, successfully prevented degradation by DPP-Ⅳ. Additionally, this study attempted to determine whether the N-terminal extension of GLP-1/IgG-Fc fusion proteins confers resistance to DPP-Ⅳ. Biological activity tests of N-terminal extended GLP-1/IgG-Fc fusion proteins were conducted in INS-1 cells to determine IRS-2 expression, as well as ERK1/2 and CREB activation. GLP-1/IgG-Fc fusion proteins have a prolonged half-life in vivo, as determined via an evaluation of pharmacokinetic profiles generated in Sprague-Dawley rats. These results showed that the addition of either Ala or Gly to the N-terminus of GLP-1 conferred resistance against DPP-Ⅳ and had an average 435.4-times longer half-life in vivo. Furthermore, the A-GLP-1/IgG-Fc fusion protein reduces blood glucose levels in db/db mice. These research findings demonstrate that N-terminal extended GLP-1/IgG-Fc fusion proteins have vast potential for the treatment of type 2 diabetes mellitus; most importantly, the A-GLP-1/IgG-Fc fusion protein may prove useful as a potential anti-diabetic therapeutic agent for the treatment of insulin-resistant type 2 diabetes.
In recent years, owing to advances in biotechnology method and protein engineering methods, increasing interest has been focused on protein therapeutic agents, as opposed to chemical drugs. A number of improved protein therapeutic agents are developed and their efficacy and stability are being demonstrated in plasma, and several of these agents are pending approval from the US FDA. Glucagon like peptide-1 (GLP-1), an incretin hormone produced by intestinal L-cells, performs an important role in glucose-dependent insulin secretion, the suppression of glucagon secretion, the proliferation of pancreatic β-cells, and the inhibition of food intake. Despite the therapeutic potential for type 2 diabetes, GLP-1 is degraded rapidly by dipeptidyl peptidase Ⅳ (DPP-Ⅳ) and by renal clearance, resulting in a short in vivo half-life less than 2 minutes. In recent research, attention has been focused on the development of long-acting GLP-1 mimetics or DPP-Ⅳ inhibitors. A number of studies have described DPP-Ⅳ resistant GLP-1 analogs with chemical modification or amino acid substitution, in which the latter relied largely upon amino acid substitutions in the N-terminal region of GLP-1 to evade proteolytic degradation by DPP-Ⅳ. Additionally, efforts to prolong the half-life of GLP-1 by attaching macromolecules such as albumin or immunoglobulin heavy chains (IgG-Fc), which are found in abundance in serum, have been sought. In this research, I demonstrated that the N-terminal extension of GLP-1 by a single amino acid, Ala or Gly, successfully prevented degradation by DPP-Ⅳ. Additionally, this study attempted to determine whether the N-terminal extension of GLP-1/IgG-Fc fusion proteins confers resistance to DPP-Ⅳ. Biological activity tests of N-terminal extended GLP-1/IgG-Fc fusion proteins were conducted in INS-1 cells to determine IRS-2 expression, as well as ERK1/2 and CREB activation. GLP-1/IgG-Fc fusion proteins have a prolonged half-life in vivo, as determined via an evaluation of pharmacokinetic profiles generated in Sprague-Dawley rats. These results showed that the addition of either Ala or Gly to the N-terminus of GLP-1 conferred resistance against DPP-Ⅳ and had an average 435.4-times longer half-life in vivo. Furthermore, the A-GLP-1/IgG-Fc fusion protein reduces blood glucose levels in db/db mice. These research findings demonstrate that N-terminal extended GLP-1/IgG-Fc fusion proteins have vast potential for the treatment of type 2 diabetes mellitus; most importantly, the A-GLP-1/IgG-Fc fusion protein may prove useful as a potential anti-diabetic therapeutic agent for the treatment of insulin-resistant type 2 diabetes.
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