[보고서]인간 Prolyl-tRNA synthetase (PRS)에 대한 저분자 효소활성 저해제

이봉용

[국가R&D연구보고서] 인간 Prolyl-tRNA synthetase (PRS)에 대한 저분자 효소활성 저해제
New Drug Discovery of inhibitors for targeting prolyl-tRNA Synthetase 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	대웅제약 DaeWoong Research and Development
연구책임자	이봉용
참여연구자	박준석 , 윤연정 , 조민재 , 이호빈 , 나윤수 , 유자경 , 박연정 , 윤성진 , 이경륜 , 이준희 , 이가영 , 윤훈 , 이민지 , 이슬아
보고서유형	2단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2015-05
과제시작연도	2014
주관부처	미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO202100003424
과제고유번호	1711017081
사업명	글로벌프론티어사업
DB 구축일자	2021-07-03
키워드	항섬유화.심장섬유화.항암.췌장암.후보물질.antifibrosis.cardiac fibrosis.anticancer.pancreatic cancer.candidate.

초록 ▼

1) 자체 PRS 단백질 발현, 정제를 통한 X-선 결정 확보
2) 신규한 선택적 PRS 저해 소분자 화합물 512종 합성
3) 최고 PRS 효소 저해 활성 IC₅₀ 27 nM (DWN11761) 확보
4) 마우스 심장섬유화 모델에서 2주간 1일 1회 경구투여로 pirfenidone보다 (미국 FDA 승인받은 항섬유화 약물) 20배 이상 낮은 용량으로 우수한 약효를 발휘하는 DWN10290 도출 (최소 약효용량 3 mg/kg)
5) DWN10290의 마우스 안전역 (2주 NOAEL/약효용량, 용량비) : 7배
6) 우수한 약물성과 약효를 바탕으로 DWN10290을 전임상 후보물질로 선정함
7) 췌장암 세포에 대한 항암활성과 마우스 체내동태가 우수한 DWN10620을 항암 백업물질로 선정
8) 물질 특허 2편 출원

(출처 : 보고서 요약서 4p)

Abstract ▼

Ⅳ. Research Results
We selected DWN10290 as a pre-clinical candidate of the development for anti-fibrosis agent. DWN10290 showed potent inhibitory activity against PRS (PRS IC₅₀ 62 nM), had molecular weight of 342 and clogP of 2.9, and displayed a good drug-likeness and favorable PK profile for orally available drug development (BA=39 %, t1/2= 3.9 h). In TAC (Transverse Aorta Constriction) induced heart fibrosis mouse model, it also showed excellent anti-fibrotic effects at very low dose (3 mg/kg, PO, treatment of once a day) compared with Pirfenidone (200 mg/kg), recently approved in idiopathic pulmonary fibrosis by FDA and suppressed mRNA expression of ANP (atrial natriuretic peptide) and TGF-β1 (transforming growth factor). In addition, no cardiovascular toxicity was found (hERG IC₅₀ > 10 uM) and NOAEL and MTD were estimated to be 20 and 50 mg/kg respectively in two weeks repeated dose study in mice, suggesting a wide therapeutic window (7 folds). We also selected DWN10260 as a back-up compound which showed potent anti-cancer activity and good drug-like profile.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

표지 ... 1
제 출 문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요 약 문 ... 4
S U M M A R Y ... 5
C O N T E N T S ... 7
목차 ... 8
제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
제 1 절 연구개발의 목적 ... 9
제 2 절 연구개발의 필요성 ... 9
1. PRS와 Cancer (암)과의 연관성 ... 9
2. Fibrosis (섬유화)와의 연관성 ... 11
제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13
제 1 절 PRS 저해제 개발 현황 ... 13
제 2 절 PRS 타겟 기전 연구 개발 현황 ... 13
제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 15
제 1 절 X-선 구조 연구 ... 15
제 2 절 효능 평가 ... 16
1. PRS 효소 활성 평가 ... 17
2. 암세포에서 항암 효능 평가 ... 18
3. 마우스 xenograft 모델에서 항암 효능 평가 ... 22
4. 마우스 심장섬유화 (TAC) 모델에서 항섬유화 효능 평가 ... 23
5. 대식세포에서 항염 효능 ... 26
제 4 절 약동력학 연구 ... 30
1. 용해도 ... 30
2. 세포막 투과도 ... 31
3. CYP(cytochrome P450)에서 liver microsome을 이용한 저해 평가 ... 32
4. Liver microsome에서 안정성 ... 32
5. 마우스 또는 rats에서 체내동태 ... 33
6. rat에서 조직분포 ... 36
7. 혈장 단백 결합율 ... 37
제 5 절 안전성 평가 ... 39
1. 아급성 독성 ... 39
2. 유전독성 ... 42
3. hERG 저해 ... 43
4. Off-target effects ... 43
제 6 절 후보물질 도출 ... 46
제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 49
제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 51
제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 52
제 7 장 참고문헌 ... 54
끝페이지 ... 58

표/그림 (38)

표 A heat map for the association of the individual ARSs and AIMPs with ten types of cancer (Nat. Rev. Cancer, 2011, 11: 708-718)
표 Schematic illustration of up and down-regulated metabolic proteins in PANC-1 cells and involvement of EPRS in glutamine metabolism. (J Proteom Res, 2012, 11, 554-563)
표 HF is an ATP-dependent dual-site inhibitor of PRS (Nature, 2013(494), 121-125)
표 Structure of human ProRS with bound ligands (Nature, 2013(494), 121-125)
표 Halofuginone mode of action (World J Gastroenterol, 2014, 28; 20(40): 14778-14786)
표 PRS-Halofuginone complex X-ray crystallography
표 PRS-DW compound complex X-ray crystallography
표 In vivo antitumor activity of DWN10290 in a mouse xenograft model implanted with lung tumor cells(NCI-H460)
표 In vivo antitumor activity of DWN10620 in a mouse xenograft model implanted with pancreatic tumor cells(Capan-2)
표 Scheme of TAC induced mice cardiac fibrosis
표 DWN10290 dose-dependently attenuated histopathological changes of the heart after TAC. Male C57BL/6J mice were treated with DWN10290 (1, 3, 10, and 30 mg/kg/day, oral, once a day) and FTY-720 (10 mg/kg/day, intraperitoneal, once a day, Ref: Circ. Heart Fail., 2013, 6, 833-844) for 2 weeks. N=8~10 per group, data are presented as mean±SEM. ## p<0.01 and # p<0.05 vs Control, ** p<0.01 and * p<0.05 vs Vehicle. Con, control(non-TAC induced mice); Veh, Vehicle(5% DMSO: 40% PEG400: 55% DW)
표 DWN10290 significantly inhibited TAC-induced overexpression of mRNA levels of TGF-β1 and ANP, a marker of hypertrophy from 3 mg/kg. N=8~10 per group, data are presented as mean±SEM. ### p<0.001 vs Control, *** p<0.001, ** p<0.01 and * p<0.05 vs Vehicle
표 DWN10290, DWN10591, and DWN10620 showed 20 times more potent anti-fibrotic effect than pirfenidone, a FDA approved anti-fibrosis agent. Male C57BL/6J mice were treated with DW compounds (10 mg/kg/day, oral, once a day) and pirfenidone (200 mg/kg/day, oral, once a day) for 2 weeks. Data are presented as mean±SEM. ** p<0.01 and * p<0.05 vs Vehicle. Con, control(non-TAC induced mice); Veh, Vehicle(5% DMSO: 40% PEG400: 55% DW)
표 DW compounds except DWN10993 significantly inhibited TAC-induced overexpression of mRNA levels of TGF-β1 and ANP. Data are presented as mean±SEM. * p<0.05 vs Vehicle
표 Effect of DWN10290 on the production of inflammatory mediators (NO, PGE2, TNF-α)
표 Effect of DWN10290 on the mRNA levels of pro-inflammatory genes
표 Effect of siEPRS on the mRNA levels of pro-inflammatory genes. The mRNA levels were determined by real-time PCR from siEPRS pretreated RAW264.7 cells stimulated with LPS (1 mg/ml) for 6 h
표 Effect of DWN10290 and siEPRS on the transcriptional activation of pro-inflammatory genes. HEK293 cells co-transfected with plasmid constructs NF-kB-Luc or AP-1-Luc and MyD88 (each 1 mg/ml) as well as b-gal (as a transfection control) were treated with DWN10290 and siEPRS. Luciferase activity was measured by a luminometer
$Effect of DWN10290 and siEPRS on activation of NF-κB and AP-1. Levels of NF-kB and AP-1 signaling pathway (p65/p50/c-Fos/c-Jun/ATF-2/FRA1/p-IkBa/p-MKK4/p-p65/p-p50/p-p105) in nuclear fractions or total lysates were determined by immunoblotting analysis with antibodies against the total protein$ 표 Effect of DWN10290 and siEPRS on activation of NF-κB and AP-1. Levels of NF-kB and AP-1 signaling pathway (p65/p50/c-Fos/c-Jun/ATF-2/FRA1/p-IkBa/p-MKK4/p-p65/p-p50/p-p105) in nuclear fractions or total lysates were determined by immunoblotting analysis with antibodies against the total protein
표 Effect of DWN10290 on inhibition of transcriptional levels related to EMT. The cell morphology was determined by microscopy and the mRNA expression levels (Snail, Slug, MMP-2) were analyzed by RT-PCR (real-time PCR)
표 Solubility of DW compounds in water
표 CYPs inhibitory activity on 7 isozymes of DW compounds
표 Liver microsomal stability of DW compounds
표 PK profile of DWN10043 in rats
표 PK profile of DWN10290 in mice
표 PK profile of DWN10591 in rats
표 PK profile of DWN10591 in mice
표 PK profile of DWN10620 in mice
표 Organ distribution of DWN10043 in rats
표 Plasma protein binding of DW compounds
표 2 weeks toxicokinetic profile of DWN10290 in mice
표 1 week toxicokinetic profile of DWN10591 in mice
표 hERG inhibitory activity of DW compounds measured by patch method.
표 Comparison of affected targets by DW compounds and halofuginone in safety panel assay
표 LRS inhibitory activity at 1 uM of DWN10043, 10265, 10290, and halofuginone. KSE016 is a LRS inhibitor
표 후보물질의 세부 평가 기준
표 DWN10290 전체 프로파일
표 DWN10620 전체 프로파일

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