초록 ▼

<최종 연구개발 목표>
당뇨 치료제 후보물질의 임상시험 완료 및 기술 수출
<연구개발의 목적 및 필요성>
현재 사용되고 있는 경구용 당뇨병 치료제는 저혈당과 체중 증가, 심혈관계 부작용 등으로 인하여 다수의 환자에서 약물 사용에 제한이 있고 따라서 효과적이면서 기존 약물의 부작용을 개선한 새로운 기전의 당뇨병 치료제의 개발이 필요하다. cAMP가 인슐린 분비를 강화시키는 신호는 PKA 의존적인 방법과 PKA 비 의존적인 방법 두 가지를 통하여 이루어진다. 이 중 PKA 비 의존적인 신호 전달에 관여하는 분자가 cAM

<최종 연구개발 목표>
당뇨 치료제 후보물질의 임상시험 완료 및 기술 수출
<연구개발의 목적 및 필요성>
현재 사용되고 있는 경구용 당뇨병 치료제는 저혈당과 체중 증가, 심혈관계 부작용 등으로 인하여 다수의 환자에서 약물 사용에 제한이 있고 따라서 효과적이면서 기존 약물의 부작용을 개선한 새로운 기전의 당뇨병 치료제의 개발이 필요하다. cAMP가 인슐린 분비를 강화시키는 신호는 PKA 의존적인 방법과 PKA 비 의존적인 방법 두 가지를 통하여 이루어진다. 이 중 PKA 비 의존적인 신호 전달에 관여하는 분자가 cAMP-GEFⅡ (cAMP-guanine exchange factor, Epac2)이다. cAMP에 의하여 활성화된 Epac2는 췌장의 β-cell에서 인슐린 분비에 관여한다고 알려져 있다. 따라서 cAMP activator를 개발하여 β-cell에서의 인슐린 분비를 촉진하는 새로운 기전을 이용한 당뇨치료제의 개발이 연구의 목적이다.
<연구내용 및 결과>
2차년도에 in vitro 효과와 in vivo 효과를 보이는 전임상 후보물질인 CKD-505를 도출하였음. 이 약물의 효능은 강하지 않지만 너무 강력할 경우 저혈당의 위험이 있으므로 약물로서의 충분한 가능성이 있다고 판단했음. 그러나 그 이후 추가적인 검증 실험에서 혈당이 감소하거나 증가하는 등의 일관성 없는 결과를 얻게 되었고 이러한 현상은 약물의 in vitro 활성이 충분하지 않기 때문인 것으로 판단하고, 추가 연구를 통하여 in vitro 활성이 증가된 화합물을 발굴하고자 했음. 3차년도에 합성한 400여개의 화합물에 대하여 EPAC2 binding screening을 하였으며 효과가 있는 화합물들에 대해 EC₅₀를 구했음. 이 중에서 약 30여개의 화합물이 5-10 uM, 44개의 화합물이 1-5 uM, 그리고 14개의 화합물이 1uM이하의 EC₅₀를 보였음. EPAC2 binding assay에서 20 uM 이하의 EC₅₀를 가지는 화합물들 (약 160개)은 β-cell에서의 효과를 보기 위해 tolbutamide를 reference 화합물로 하여 insulin 분비효과를 측정했음. tolbutamide를 처리했을 때의 insulin 분비를 100%로 했을 때의 상대적인 값을 구했음. 이 중 120여개의 화합물이 100-200%, 37개의 화합물이 200% 이상의 우수한 insulin 분비효과를 나타내는 것을 확인하였음. in vitro 실험에서 우수한 효과를 가지는 화합물에 대해 in vivo 실험을 수행했음 (사용한 동물종: normal mouse, kk mouse, kkay mouse, db/db mouse, & SD rat, 실험화합물 수: >60 개 이상)
- 단회/연속 투여 실험 : kk mouse에서 EP170은 혈당을 떨어뜨리는 것처럼 보이지만 개체차이가 크고 유의성이 없음. EP168의 경우는 혈당이 오히려 올라감. SD rat의 경우 EP170은 오히려 혈당을 올렸음. EP276의 경우 insulin과 glucagon 분비를 모두 촉진시킴.
- GTT 실험 : EP168, 170 모두 혈당강화 효과는 없고, 오히려 vehicle에 비해 유의한 수준으로 혈당을 올렸음.
혈당이 올라가는 원인을 찾기 위해 insulin 분비효과를 보이는 Epac2 activator들에 대하여 α-cell 에서의 glucagon 분비여부를 측정하였음. Tolbutamide의 경우는 glucagon 분비를 시키지 않았음. 그러나 Insulin 분비를 시키는 대부분의 화합물들과 알려진 Epac2 activator인 cAMP-S는 glucagon 분비를 촉진하는 것으로 볼 때 Epac2 activator는 β-cell과 α-cell에 모두 작용하는 것으로 밝혀졌으며, 따라서 효율적인 당뇨치료제로의 타겟으로는 적절한 기전을 가지고 있지 않다고 판단됨.

Abstract ▼

Under the financial support of Ministry of health & Family and International collaboration program, CKD pharm has tried to develop a novel antidiabetic agent that may be differentiated from other antidiabetics in terms of its unique mechanism of action.
Current antidiabetic agents suffer from var

Under the financial support of Ministry of health & Family and International collaboration program, CKD pharm has tried to develop a novel antidiabetic agent that may be differentiated from other antidiabetics in terms of its unique mechanism of action.
Current antidiabetic agents suffer from various side effects such as hypoglycemia and weight gain, so there is a desperate need for a novel treatment with minimal side effects. Epac2, a critical player in GLP-1 mediated insulin secretion, represents a new direction and Epac2 activator will be a breakthrough in diabetes treatment. Recent studies have identified a novel cAMP signaling mechanism that utilizes Epac2, and which mediates stimulatory actions of GLP-1 on Ca²⁺ signaling, ATP production, and insulin secretion.
CKD-505, a previously found preclinical candidate through collaboration with SBM was found to show variable efficacy in the subsequent study, which was ascribed to low Epac2 activation activity. Therefore we decided to bolster Epac2 activity of CKD-505, thereby increase the in vivo efficacy. In the 3rd year, more than 400 compounds were synthesized and analyzed through by many rounds of in vitro and in vivo assay.
Many compounds showed much better in vitro activity such as Epac2 binding and insulin secretion in β-cell. At least 30 compounds were found to secrete insulin more than 2-fold than tolbutamide, a known insulin secretagogue.
A range of in vivo efficacy studies were carried out with the use of various animal model not only normal animals (C57BL6 mouse, SD rat), but diabetic animals (kk, kkay, & db/db mouse). In GTT (glucose tolerance test), most compounds elevate the plasma glucose level compared to vehicle. In more direct experiment where plasma glucose levels were measured after administration of test compounds (single or repeated), no consistent results were obtained. In many cases insulin level was higher in treated group than vehicle group, confirming the insulin secretion in vivo. In order to find explanation for this contradictory results, we turned our attention to glucagon as its secretion mechanism in α-cell is similar to insulin release in β-cell. Indeed we have found that Epac2 activators triggered glucagon secretion in vitro assay and this was to be the case in vivo assay.
In conclusion, the original assumption that Epac2 activation will lead to higher insulin secretion and potential glucose lowering agent proved not so simple, as potent Epac2 activators can affect both β-cell and α-cell.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• I. 총 괄 현 황 ... 2
• 목 차 ... 3
• 2. 제출문 ... 4
• 3. 보고서 요약서 ... 5
• 4. 요약문 (한글) ... 6
• 5. 요약문 (영문) ... 7
• 6. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ... 8
• 7. 참여연구원 현황표 ... 20
• II. 총괄연구과제 연구결과 ... 21
• 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ... 22
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 30
• 3. 연구개발과제의 추진체계 ... 43
• 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 44
• 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 93
• 6. 향후 연구성과 추진 계획 ... 94
• 7. 연구개발결과의 파급효과 ... 94
• 8. 연구개발결과의 활용계획 ... 97
• 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 97
• 10. 참고문헌 ... 97
• III. 첨 부 서 류 ... 98
• 2. 실적 증빙자료 ... 99
• 3. 기타 첨부서류 ... 99
• IV. 전산입력사항 ... 101
• 끝페이지 ... 131