신규 급성 뇌손상 치료 선도물질 1H10의 in vivo 및 in vitro 약물동태 특성 연구

Abstract

With the aging of the population around the world, the prevalence of senile neurological diseases is increasing, but there is no fundamental treatment, so it is necessary to develop new drugs. Excessive activity of AMPK is known to cause neuronal apoptosis. In previous studies of AMPK inhibitory assessment, along with various neurotoxic assessments such as zinc excitation, glutamate excitation, oxidative stress, and efficacy assessment using Rat MCAO (middle cerebral artery occlusion) model, 1H10 was discovered as a lead compound. In this study, in vivo rat PK (pharmacokinetics) and in vitro ADME (absorption, distribution, metabolism, excretion) assays were performed for PK study of the lead compound 1H10. When 1H10 was injected intravenously to rat, it showed a low systemic exposure, fast half-life (t1/2 = 0.16 hr), and low distribution volume (Vss = 0.13 L/kg). Rapid absorption (tmax = 5min) was shown during intraperitoneal injection, and the bioavailability was observed to be 30.3%. The lead compound 1H10 was expected to show a relatively low absorption rate in the intestine as it showed a low apparent permeability (Papp) value (1.3 x 10-6 cm/sec) in the permeability test using Caco-2 cells. In Human, dog, rat, mouse, 1H10 showed high plasma protein binding (fu <0.1%) and low metabolic stability. In the microsomal stability assay using Liver microsomes, for cytochrome P450 (CYP)-dependent reactions, % remaining of 1H10 was human (52%) > mouse (33%), > dog (31%) > rat (25%) and for glucuronation reactions, % remaining was rat (45%) > dog (25%) > mouse (13%). In addition, 1H10 was observed to inhibit 16%, 37%, and 30% of CYP1A2, CYP2C8 and CYP3A4(Testosterone) at 10uM concentration, respectively. The above results suggest that although the lead compound 1H10 shows excellent efficacy, it has a low absorption, high metabolic rate, and CYP inhibitory properties. Therefore, it is necessary to understand the structural characteristics of this lead compound for the future.|전 세계적으로 인구의 노령화와 더불어 노인성 신경과적 질환들의 유병률이 높아 지고 있으나 근본적인 치료제가 존재하지 않아 신규 약물의 개발이 필요한 상황이다. AMPK의 과도한 활성은 신경 세포 사멸을 초래하는 것으로 알려졌다. 선행연구에서 AMPK 저해능 평가와 더불어 아연흥분, glutamate 흥분, 산화적 스트레스와 같은 다양한 신경 독성 평가 그리고 Rat MCAO(중대뇌동맥폐쇄) 모델을 이용한 효능 평가를 통해 우수한 효과를 보인 1H10이 선도물질로 발굴되었다. 본 연구에서는 선도물질 1H10의 체내동태 연구를 위해 in vivo rat pharmacokinetics 및 in vitro ADME (흡수, 분포, 대사, 배설) 평가를 수행하였다. Rat에 정맥 투여 시 1H10은 낮은 전신노출, 빠른 반감기 (t1/2= 0.16 hr), 그리고 낮은 분포용적 (Vss, 0.13 L/kg)의 특성을 나타내었다. 복강투여 시 빠른 흡수 (tmax = 5min)를 보여주었으며 생체이용률은 30.3%로 관찰되었다. 선도물질 1H10은 Caco-2 세포를 이용한 세포투과도 시험에서 낮은 Papp 값 (1.3 x 10-6 cm/sec)을 나타내어 장에서 비교적 낮은 흡수율을 보일 것으로 예상되었다. Human, dog, rat, mouse 모든 종에서 1H10은 높은 혈장 단백 결합율 (fu <0.1%) 과 낮은 대사안정성을 나타내었다. Liver microsomes을 이용한 대사안정성 시험에서 cytochrome P450 (CYP)-의존적인 반응(% remaining: human(52%) > mouse(33%), > dog(31%) > rat(25%)) 과 glucuronidation 반응 (% remaining: rat(45%) > dog(25%) > human(13%) > mouse(5%)) 모두에서 대사에 불안정한 특징을 나타내었다. 또한 1H10은 10uM 수준에서 CYP1A2, CYP2C8와 CYP3A4(T) 각각 16%, 37%, 30% 억제하는 것으로 관찰되었다. 이상의 결과는 비록 선도물질 1H10이 우수한 약효를 보였으나 낮은 흡수율과 높은 대사율, CYP 저해능을 지닌 물성을 가지고 있어 향후 lead optimization을 위한 추가 연구, 특히 약물대사의 구조적 특성 파악이 필요함을 시사한다.