초록 ▼

본 연구팀에서는 기존의 선택적인 COX-2 저해제의 부작용을 극복할 수 있는 같은 기작의 마지막 단계인 mPGES-1 저해제 발굴을 시도하여 human mPGES-1 효소 및 세포 활성 평가, 선택성 평가 시스템을 구축하고 3차원 단백질 구조와 알려진 저해제의 구조를 바탕으로 새로운 저해제를 설계, 합성하여 2개의 유효한 화합물을 발굴하였다. 동물실험을 위해 guinea pig과 human whole blood를 이용한 평가 시스템을 구축하고 약동역학 실험, 동물 약효 평가 실험 독성 , 평가 실험을 수행하여 약효와 독성을 검증하였

본 연구팀에서는 기존의 선택적인 COX-2 저해제의 부작용을 극복할 수 있는 같은 기작의 마지막 단계인 mPGES-1 저해제 발굴을 시도하여 human mPGES-1 효소 및 세포 활성 평가, 선택성 평가 시스템을 구축하고 3차원 단백질 구조와 알려진 저해제의 구조를 바탕으로 새로운 저해제를 설계, 합성하여 2개의 유효한 화합물을 발굴하였다. 동물실험을 위해 guinea pig과 human whole blood를 이용한 평가 시스템을 구축하고 약동역학 실험, 동물 약효 평가 실험 독성 , 평가 실험을 수행하여 약효와 독성을 검증하였다.
새롭게 발굴된 PGCG0554와 PGCG0569 화합물은 효소 및 세포 활성평가에서는 수백 nM 수준의 EC50 값을 가지고 PGF2a의 생성을 저해하지 않고 선택적으로 PGE2만 저해하며 guinea pig과 human whole blood 평가 에서도 수uM 수준의 활성을 보이고 있다. mouse, rat, guinea pig의 약동력학 실험에서 비교화합물과 비슷하거나 높은 농도를 혈액 내에 유지하고 있으며 guinea pig을 이용한 동물 약효실험에서도 비교화합물과 비슷한 PGE2 저해능을 보이고있다. 또한 rat을 이용한 단회 및 1주 독성 실험을 통해 안정성을 확보하였다.
앞으로 두 화합물은 다양한 전임상 실험을 통해 효과를 구체적으로 입증하여 효과적이고 부작용이 적은 염증 및 통증 치료제로 개발될 것으로 기대한다.

Abstract ▼

Prostaglandin E2 (PGE2) is a lipid mediator that plays an important role in inflammatory diseases, and the excessive production of PEG2 is observed in the serum or synovia of patients with inflammatory diseases, such as rheumatoid arthritis or osteoarthritis. Thus, the regulation of PGE2 has long be

Prostaglandin E2 (PGE2) is a lipid mediator that plays an important role in inflammatory diseases, and the excessive production of PEG2 is observed in the serum or synovia of patients with inflammatory diseases, such as rheumatoid arthritis or osteoarthritis. Thus, the regulation of PGE2 has long been established as an important mechanism in anti-inflammatory therapy.
Microsomal prostaglandin E2 synhtase-1 (mPGES-1) is expressed by inflammatory agents and functionally associated with COX-2 and requires glutathione as a cofactor. A non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) targeting mPGES-1 that acts in the last stage in the production of PGE2 by an inflammatory agent does not affect the production of other prostaglandins, including PGD2, PGF2α, PGI2 and TXA2. Thus, NSAID targeting mPGES-1 is expected to be a therapeutic agent having less side effects than not only general COX inhibitors but also selective COX2 inhibitors.

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 보고서 요약서 ...2
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...6
• CONTENTS ...7
• 목차 ...12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...17
• 제1절 연구개발의 목적 ...17
• 제2절 연구개발의 필요성 ...17
• 1. 기술적 측면 ...17
• 2. 경제.산업적 측면 ...17
• 3. 사회.문화적 측면 ...18
• 제3절 연구의 범위 ...18
• 1. 1년차 연구 범위 ...18
• 2. 2년차 연구 범위 ...18
• 3. 3차년도 연구 범위 ...19
• 4. 4차년도 연구 범위 ...19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...20
• 제1절 국내외 염증 시장현황 ...20
• 제2절 mPGES-1 저해제 개발 관련 경쟁사 동향 ...20
• 1. Angelini Pharmaceuticals SpA ...20
• 2. Merck Frost Canada & Co ...21
• 3. Boehringer Ingelheim (Biolipox AB) ...21
• 4. NovaSAID AB ...21
• 5. Astrazeneca ...22
• 제3절 mPGES-1 관련 연구 현황 ...23
• 1. mPGES-1의 배경 설명 ...23
• 2. PGE2 합성기작 ...24
• 3. PGE2 합성의 두가지 기작 ...25
• 가. COX-1 과 cPGES 가 관여하는 PGE2 생성 ...25
• 나. COX-2 와 mPGES-1 이 관여하는 PGE2 생성 ...25
• 4. PGES의 isoform들 ...26
• 가. cPGES ...27
• 나. mPGES-2 ...27
• 다. mPGES-1 ...27
• 5. mPGES-1 의 동물실험 ...27
• 가. 약물 유도 관절염을 가진 rat을 이용한 동물 실험 ...27
• 나. mPGES-1 deficient (mPGES-/- ) mice를 이용한 동물 실험 ...28
• 6. PGES 들의 염기서열 ...28
• 7. mPGES-1의 구조 ...29
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...30
• 제1절 연구개발 수행 방법 ...30
• 1. 1차년도 ...30
• 가. mPGES-1의 클론 확보 ...30
• 나. mPGES-1 단백질 대량 발현 및 정제 ...35
• 다. mPGES-1 에세이 시스템 구축 ...35
• 라. mPGES-1 단백질의 X-ray 구조 규명 ...37
• 마. mPGES-1 구조 분석 및 의약 설계 ...37
• 바. chemproteomic library 구축 ...37
• 사. 구축된 chemoproteomic library의 스크리닝을 통해 초기 유효물질 5종 확보 ...38
• 아. 설계된 화합물의 합성 ...39
• 2. 2차년도 ...39
• 가. 구조용 mPGES-1의 클론 확보 ...39
• 나. 구조용 mPGES-1 단백질 대량 발현 및 정제 ...39
• 다. mPGES-1 단백질 구조 및 초기 유효물질의 복합체 X-ray 구조 규명 ...40
• 라. 새로운 골격 화합물의 의약 설계 ...40
• 마. 설계된 화합물의 유도체 합성 ...41
• 바. 약효평가를 위한 다양한 세포 평가 시스템 구축 ...41
• 3. 3차년도 ...41
• 가. 단백질 구조 및 초기 유효물질의 복합체 X-ray 구조 규명 ...42
• 나. 화합물의 최적화 제안 ...42
• 다. 유효화합물의 최적화 ...42
• 라. 약효평가를 위한 세포 평가 시스템 구축 ...43
• 마. in vivo 약동력학 실험 ...44
• 바. 동물 약효 실험 ...44
• 4. 4차년도 ...45
• 가. 유효 물질의 물성 개선을 통한 선도물질 확보 ...45
• 나. 세포 평가 시스템 구축 ...45
• 다. 동물실험을 위한 대량합성 ...45
• 라. in vitro 약동력학 실험 ...45
• 마. in vivo 약동력학 실험 ...47
• 바. 동물약효실험 ...48
• 사. 동물독성실험 ...49
• 제2절. 연구개발 수행 결과 ...51
• 1. 1차년도 ...51
• 가. mPGES-1의 클론 확보 ...51
• 나. mPGES-1 단백질 대량 발현 및 정제 ...53
• 다. mPGES-1 효소 에세이 시스템 구축 ...54
• 라. mPGES-1 단백질의 X-ray 구조 규명 ...56
• 마. mPGES-1 구조 분석 및 의약 설계 ...56
• 바. chemproteomic library 구축 ...56
• 사. 구축된 chemoproteomic library의 스크리닝을 통해 초기 유효물질 5종 확보 ...58
• 2. 2차년도 ...58
• 가. 구조용 mPGES-1 의 클론 확보 ...58
• 나. 구조용 mPGES-1 단백질 대량 발현 및 정제 ...60
• 다. 새로운 골격 화합물의 의약 설계 ...63
• 라. 설계된 화합물의 유도체 합성 ...64
• 마. 약효평가를 위한 다양한 세포 평가 시스템 구축 ...65
• 바. 약효, 세포독성 실험 및 in vitro 약동력학 실험을 통한 초기 후보 물질 확보 ...68
• 3. 3차년도 ...69
• 가. mPGES-1 단백질 구조 및 초기 유효물질의 복합체 X-ray 구조 규명 ...69
• 나. 화합물의 최적화 제안 ...72
• 다. 설계된 화합물의 최적화 ...77
• 라. 약효평가를 위한 평가 시스템 구축 ...78
• 마. 약동력학 실험 ...79
• 바. 동물 약효 실험 ...80
• 4. 4차년도 ...82
• 가. 유효 물질의 물성 개선을 통한 선도물질 확보 ...82
• 나. 세포 평가 시스템 구축 ...82
• 다. 동물실험을 위한 대량합성 ...83
• 라. in vitro 약동력학 실험 ...83
• 마. in vivo 약동력학 실험 ...84
• 바. 동물약효실험 ...89
• 사. 동물독성실험 ...90
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...93
• 제1절 연도별 목표 및 달성도 ...93
• 제2절 종합평가 및 관련 분야 기여도 ...95
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...97
• 제1절 추가연구의 필요성 및 추진방안 ...97
• 제2절 타연구에의 응용 ...97
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...98
• 제1절 개발 중인 염증 표적의 mPGES-1 제해제들 ...98
• 1. AF-3485 ...98
• 2. MK-7285 ...98
• 3. NovaSAID mPGES-1 inhibitor ...100
• 4. Boehringer PGE2 synthesis inhibitor ...101
• 5. Dainippon Sumitomo mPGES-1 inhibitors ...102
• 제7장 연구시설.장비 현황 ...104
• 제8장 참고문헌 ...105