초록 ▼

- JSH2236의 성격 규명 및 대조 약물의 확보를 위하여 JSH2236과 omecamtiv (OMM)을 대량합성하여, 비교 평가한 결과 JSH2236이 선도화합물로서 역할 가능함을 확인함.
- JSH2236 구조를 토대로 JSH 유도체를 설계, 합성하고, cardiac myosin ATPase의 활성도를 측정하여 OMM 보다 우수한 효과를 보이는 화합물 71종을 확보하였음. 이를 토대로 정량적 구조 활성 관계의 모델 연구를 Sybyl program을 이용하여 분석하고 설계에 응용하였음.
- 104종의 JSH 화합물을

- JSH2236의 성격 규명 및 대조 약물의 확보를 위하여 JSH2236과 omecamtiv (OMM)을 대량합성하여, 비교 평가한 결과 JSH2236이 선도화합물로서 역할 가능함을 확인함.
- JSH2236 구조를 토대로 JSH 유도체를 설계, 합성하고, cardiac myosin ATPase의 활성도를 측정하여 OMM 보다 우수한 효과를 보이는 화합물 71종을 확보하였음. 이를 토대로 정량적 구조 활성 관계의 모델 연구를 Sybyl program을 이용하여 분석하고 설계에 응용하였음.
- 104종의 JSH 화합물을 분리된 심근세포 수축력을 측정한 결과 32종의 양성 변력을 보이는 화합물을 발견함. 그러나 JSH 심근 세포 수축력 측정결과가 ATPase 활성도나 in vivo activity 측정 결과와는 상관관계가 작은 것으로 나타났음.
- 25종의 화합물에 대한 echocardiography test에서 15종의 화합물이 대조약물 OMM에 비하여 동등 정도 이상의 in vivo 효과를 발현하는 것을 확인함. 따라서 milestone 1의 목표를 달성하였음.
- 심근증 백서 모델에서 JSH2245의 혈역학적 변화 값을 측정한 결과 우수한 것으로 평가되어 후보 물질의 가능성이 큰 물질임을 확인함.
- HepG2 세포를 사용한 예비 독성 평가에서 100 μM 이하 농도에서는 독성이 나타나지 않았음. 따라서 사용하려는 1 μM 농도에서는 매우 안전한 약물로 평가되었음. 그러나 대사 및 약동력학 연구에서 IV 투여에는 적합하나 경구투여에는 부적합하다는 평가 결과를 얻었음.

Abstract ▼

Results
1. Characterization of JSH2236 profile as a lead and preparation of control drug :
Comparative study of JSH hit (JSH2236) and omecamtiv mecarbil (OMM) proved that novel JSH2236 lead as a activator of cardiac myosin ATPase has the same mechanism of action of OMM. Through this study, our

Results
1. Characterization of JSH2236 profile as a lead and preparation of control drug :
Comparative study of JSH hit (JSH2236) and omecamtiv mecarbil (OMM) proved that novel JSH2236 lead as a activator of cardiac myosin ATPase has the same mechanism of action of OMM. Through this study, our assay systems were validated and details of target product profiling were determined.
2. Design and synthesis of JSH2236 analogs
A. Design of JSH2236 analogs
- Design based on analysis of structural characteristics of JSH2236.
- Novel JSH analogs were designed based on established structure activity relationship(qualitative and quantitative) in early stage of study.
- Novelty of structure has been secured through screening in SCFinder and consultation of patent office.
- Design based on cardiac ATPase activation activity of JSH analogs.
B. Preparation of JSH2236 analogs
- Prepared control drug OMM and JSH2236 lead in large scale.
- Prepared amide, amine, imidazoline sulfamide analogs as well as urea analogs.
- Prepared urea and amide analogs with different physicochemical properties.
- Prepared analogs with different metabolism.
- Prepared carbocycle and heterocycle analogs.
- Synthesized 185 compounds
2. Activity of JSH analogs on cardiac myosin ATPase activation
- Measured Activity of 178 JSH analogs on cardiac myosin ATPase activation and compared to the activity of OMM.
- The activity of seventy one compounds are better than that of OMM.
- EC50 values of forty three JSH compounds were determined at the early stage of study and then the activity of all compounds were evaluated at 10 μM compared to OMM at the same concentration due to high expense of assay.
- The activity of JSH compounds on the activation of cardiac myosin ATPase was not parallel to cardiac cell contractility. This result could be interpreted with different cell permeability in the experimental condition.
3. Measurement of cardiac cell contractility (cardiac myocyte fractional shortening)
- The cardiac cell contractility of one hundred four JSH compounds were measured.
- Thirty two JSH compounds showed reversible positive cell contractility, especially JSH-2245, JSH-2240, JSH-2247, JSH-0111, JSH-2239, JSH-0131 have high potency.
- Nine compounds showed negative cell contractility.
- The activity of JSH-2239 and JSH-2247 showed the same level of activity to OMM.
- JSH-0111 and JSH-0131 were two times and 1.3 times more potent compared to OMM, respectively.
- However, the activity of JSH compounds on cardiac cell contractility was not parallel to the activation of cardiac myosin ATPase.
4. Measurement of Ca²⁺ transient in cardiac cell.
- Established the method to measure Ca²⁺ transient in cardiac cell.
- JSH2236 and OMM did not vary Ca²⁺ transient in cardiac cell.
- As fifteen effective compounds were found in late stage of milestone 1 study, Ca²⁺ transient in cardiac cell of these compounds will be evaluated in next stage of study.
5. Drug metabolism
A. Liver microsomal stability (CYP; murine and human)
- Microsomal stability of six JSH compounds were measured.
- Half life of these compounds appears to be less than 30 minutes.
- Accordingly, metabolically more stable compounds will be designed.
- The results of in vitro metabolic stability were very much related to pharmacokinetics of these compounds.
B, metabolite identification
- More than eighty percents of metabolites were glucuronide conjugates.
- Urea function seems to be conjugated. Thus urea scaffold will be changed with its isosteres.
6. preliminary toxicology
- Evaluated toxicity of six JSH compounds themselves or their metabolites using HepG2 cell in vitro.
- JSH-0106, JSH-0107, JSH-0111, JSH-2239, JSH-2245, JSH-2247 showed their toxicity at 100 μM. At lower concentrations, these compounds did not show toxicity. However JSH-0713 did not show any toxicity even at 100 μM.
- Therefore these compounds are non-toxic at expected dose 1 μM.
7. Measurement of pharmacokinetics of eight JSH compounds.
- Pharmacokinetic profile of five JSH compounds were obtained by the N-in-One PK method.
- Oral pharmacokinetics of eight JSH compounds were measured.
- The results predicted that oral administration of these compounds may not be proper.
- As fifteen effective compounds were found in late stage of milestone 1 study, pharmacokinetic studies of these compounds will be evaluated in next stage of study.
8. Prefomulation 시험
- Formulated samples of twenty four JSH compounds for in vivo study.
- Determined concentration of samples formulated by quantitative analysis using HPLC.
- Determined and ensured the stability of samples formulated at room temperature for more than two months for solid animal study.
9. In vivo efficacy test
- Established Dilated cardiomyopathy Rat Model.
- Established the method for measuring hemodynamics in cardiomyopathy rat and normal rat using Millar catheter.
- Echocardiography test in normal rat confirmed that eight compounds (JSH-2235, 0109, 0112,0116, 0117, 0712, 0148, 0151) showed more potent activity and seven compounds (JSH-0106,0713, 2245, 0124, 0910, 0911, 0916) showed nearly equal activity compared to OMM. These activity are relatively well correlated to the activity of cardiac myosin ATPase activation.
- Thus forty six JSH compounds possessing high activity on cardiac myosin ATPase activation will be evaluated by echocardiography test for confirmation of their in vivo activity.
- The effect of JSH2236 and JSH2245 was measured by Dilated cardiomyopathy Rat Model. The effect of JSH2245 is better than OMM, therefore this compound could be considered as preclinical candidate.
- The fourteen JSH compounds showed very good activity in Echocardiography test in normal rat, therefore these compounds will be tested in Dilated Cardiomyopathy Rat Model for confirmation as preclinical candidates.
Overall fifteen effective JSH compounds were discovered compared to OMM. Therefore these compounds will be further studied for confirmation as preclinical candidate. Since the activity on cardiac myosin ATPase activation are relatively well correlated to in vivo efficacy, forty six JSH compounds possessing high ATPase activity will be evaluated in vivo test.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 18
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 22
• 제1절 경제적, 산업적 중요성 및 필요성-의료계 수요(Unmet Medical Needs) ... 22
• 1. 심혈관 질환 증가 ... 22
• 2. 심혈관 질환의 시장 규모 ... 23
• 3. 심부전(Heart Failure) 발병의 증가 ... 24
• 4. 심부전(Heart Failure) 의 예후 ... 25
• 5. 새로운 심부전 치료제 개발의 필요성 ... 25
• 제2절 JSH hit의 Cardiac myosin activator로의 선정 배경 ... 26
• 1. 신규 JSH 화합물들에 의한 mouse 심실 근세포 가역적 수축력의 증가 ... 26
• 2. in vivo 확장성 심근증 모델에서 JSH2236 (Drug 4)의 효과 측정 ... 27
• 3. 특허성 ... 29
• 제3절 연구개발 목표 및 내용 ... 30
• 1. 최종연구 목표 ... 30
• 2. 단계별 마일스톤 및 추진일정 ... 31
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 34
• 제1절 심부전 치료 약물 현황 ... 34
• 1. 기존의 심부전 치료 약물 ... 34
• 2. Calcium sensitizer ... 34
• 3. SERCA2a (SR Ca²⁺ ATPase) 자극제의 효과 ... 35
• 4. Cardiac Myosin Activator ... 35
• 제2절 연구의 향후 전망 ... 35
• 1. 새로운 심부전 치료제인 cardiac myosin activator 의 부각 ... 35
• 2. Cardiac myosin activator 의 작용기전 ... 36
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 38
• 제1절 JSH2236의 성격 규명 및 대조 약물의 확보를 위한 연구 ... 39
• 1. JSH2236의 대량 합성 ... 39
• 2. 대조약물 omecamtiv mecarbil (OMM)의 확보 ... 40
• 3. JSH2236과 OMM의 심근 Myosin ATPase 활성화 효과 측정 ... 41
• 4. JSH2236과 OMM의 심근 세포 수축효과 측정 ... 43
• 5. 심실근세포 Ca2+transient에 대한 JSH2236과 OMM의 효과 ... 45
• 6. Microsomal stability 측정 ... 47
• 7. JSH2236과 OMM의 pharmacokinetics 비교 평가 ... 48
• 8. In vitro CYP inhibition assay ... 50
• 9. 단회 투여 독성 ... 50
• 10. JSH2236의 연구결과 분석 ... 51
• 제2절 JSH2236의 최적화 연구 ... 52
• 1. JSH 유도체 설계 및 합성 ... 52
• 2. 정량적 구조활성관계 연구 ... 53
• 가. 분자의 최적화 및 공간정렬 ... 53
• 나. JSH 화합물들의 Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA) 모델 ... 56
• (1) CoMFA모델 ... 56
• (2) CoMFA등고도 ... 59
• 3. Cardiac Myosin ATPase 활성도 in vitro 시험 ... 60
• 가. Myosin ATPase Assay Protocol ... 60
• 나. Cardiac Myosin ATPase 활성도 (EC50) 측정결과 ... 62
• 다. Cardiac Myosin ATPase 활성도 (% activation at 10 μM) 측정결과 ... 65
• 제3절 심근세포 수축력에 대한 JSH 화합물들의 효능 평가 ... 71
• 1. 연구목적 ... 71
• 2. 연구내용 ... 71
• 3. 연구결과 ... 72
• 4. 결론 ... 80
• 제4절 JSH 화합물의 in vivo sample의 formulation 연구 ... 81
• 1. JSH 화합물의 in vivo sample의 제조 ... 81
• 2. HPLC 분석 ... 81
• 3. 농도의 결정 ... 81
• 4. 샘플의 안정성 확인 ... 82
• 5. 제조된 in vivo sample 목록 ... 85
• 6. 연구결과 ... 86
• 제5절 In vivo에서 JSH 화합물의 강심효과 평가 ... 87
• 1. 백서모델에서 Echocardiography를 통한 강심효과 검증 ... 87
• 2. 백서모델에서 Hemodynamic measurement를 통한 강심효과 검증 ... 87
• 3. 연구수행결과 ... 88
• 가. 심장초음파를 사용한 JSH 화합물의 강심제 후보물질 검증 ... 88
• 나. JSH-2245의 Hemodynamic measurement를 통한 후보물질 정밀 검증 ... 92
• 제6절 JSH 화합물의 pharmacokinetics 연구 ... 93
• 1. JSH 5종에 대한 약동력학연구를 N-in-One PK 수행 ... 93
• 가. 연구목적 ... 93
• 나. 연구내용 ... 93
• 다. 연구결과 ... 94
• 라. 고찰 ... 105
• 2. JSH 화합물 8종과 OMM의 경구 약동력학 연구 수행 ... 105
• 가. 연구목적 ... 105
• 나. 연구방법 ... 105
• 다. 연구결과 ... 108
• 라. 결론 및 고찰 ... 113
• 제7절 JSH 화합물의 Metabolic stability 연구 ... 114
• 1. 연구목적 ... 114
• 2. 연구내용 ... 114
• 3. 연구결과 ... 116
• 4. 고찰/계획 ... 120
• 제8절 JSH 화합물의 HepG2 세포에서 독성평가 연구 ... 121
• 1. 연구목적 ... 121
• 2. 연구내용 ... 121
• 3. 연구결과 ... 122
• 4. 고찰/계획 ... 125
• 제9절 결론 ... 125
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 130
• 제1절 목표달성도 ... 130
• 제2절 기술이전 ... 133
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 134
• 제1절 후속 연구 계획 ... 134
• 1. 후보물질확정 연구 ... 134
• 2. 작용기전 연구 - 선택성 확정연구 ... 134
• 3. 신규 유도체 발굴 (Back-up 물질 발굴) ... 134
• 제2절 특허 출원 ... 135
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 136
• 제7장 연구시설ㆍ장비 현황 ... 138
• 제8장 참고문헌 ... 139
• 끝페이지 ... 140