알파-시누클레인(α-Synuclein, α-syn)은 뉴론의 전 시냅스 말단에서 주로 발현되며, 정상 상태에서는 자연적으로 접히지 않은 상태의 단량체로 존재한다. 그러나, 병적인 상태에서 알파-시누클레인은 액적(droplet), 인지질 이중막 또는 지질막 등과의 결합 및 상호작용을 통해 구조적 변화를 일으켜 접힌 또는 폴딩된 α-헬리칼 형태의 2차 구조를 형성하여 이량체(dimer), 올리고머(oligomer) 및/또는 섬유상 형태의 분자를 포함하는 응집체를 형성하게 된다.

이러한 알파-시누클레인 응집체는 세포에 독성을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 파킨슨병, 파킨슨질환성 치매, 다계통 위축증, 루이소체 치매, 그 외 다양한 질환의 신경세포 내에서 발견되는 비정상적인 단백질 응집체인 루이소체의 주성분이다. 알파-시누클레인에 대한 항체 또는 그러한 항체를 유도하기 위한 알파-시누클레인의 절편은 시누클레인병에 대한 면역 요법의 방법으로 제안되어왔다. 그러나 항체의 뇌 침투는 혈액 뇌 장벽 (BBB)에 의해 제한될 수 있다.

또한, 고도-특이성인 BBB 운반체의 결핍은 뇌 종양 및 신경변성 질환을 포함한 뇌에서 기원하는 질환들을 위한 새로운 치료제 및 진단제의 개발을 지연시키고 있다. BBB의 생리학 및 항상성을 붕괴시키지 않으면서, 뇌에 약학적으로 효능있는 투여량으로 치료제 및 진단제 분자를 전달하기 위한 방법에 대한 필요성이 분명하게 존재한다.

에이비엘바이오의 본 특허는 알파-시누클레인 및 IGF1R에 특이적으로 결합하는 이중 특이 항체에 관한 것이다.

본 발명의 실험예에서 키메릭 항체의 알파-시누클레인 특이적 결합 평가하였다. 키메릭 항체 3A9, 9B11, 11F11 3종을 아밀로이드 베타1-42 및 타우 단백질로 만들어진 응집체와 닷블롯으로 반응시켜 해당 항체들의 알파-시누클레인 응집체에 대한 특이적인 결합력을 분석하였다. 그 이유는 다음과 같다.

아밀로이드 베타1-42 및 타우는 응집체를 형성하여 퇴행성 신경질환, 특히 알츠하이머병에 중요한 병인으로 생각되며, 해당 응집체는 알파-시누클레인의 응집체와 유사하게 올리고머, 프로토피브릴, 피브릴 등의 구조를 가진다고 알려져 있다. 따라서 해당 닷블롯은 키메릭 항체 3A9, 9B11, 11F11들이 알파-시누클레인의 특이적인 시퀀스를 인식하고 알파-시누클레인, 아밀로이드 베타, 타우 유래 응집체가 응집체로서 가지는 공통적인 구조를 인식하지 않는 것을 확인하기 위한 것이다.

복 특허의 실시예에서 키메릭 항체들인 3A9, 9B11, 11F11이 알파-시누클레인 유래 응집체에만 특이적으로 결합하며, 아밀로이드 베타1-42 및 타우 유래 응집체에는 결합하지 않음을 보여준 결과이다. 이와 상이하게 아밀로이드 베타1-42 및 타우에 각각 결합하는 것으로 알려진 6E10 및 Tau5 항체는 닷블롯 상에서 해당 응집체에 결합함을 보여주었다(그림1).

 [그림1] 키메릭 항체의 알파-시누클레인 특이적 결합 평가

상기의 결과에 따라, 해당 키메릭 항체들이 알파-시누클레인의 호몰로그 및 상이한 단백질 유래 응집체에 결합하지 않음은, 해당 항체들이 타겟 단백질에만 효율적으로 결합하여 호몰로그 및 상이한 단백질 유래 응집체에 결합하는 항체 혹은 약물 대비 그 효능이 뛰어날 수 있음을 시사한다.

본 특허의 실험예에서 항-IGF1R 항체의 in vivo BBB 통과능을 normal rat에서 확인하려 하였다. SD rat에 10 mg/kg 혹은 30mg/kg 의 파킨슨 병 치료 단독항체 (11F11) 혹은 항-IGF1R 항체(1564 클론)이 bivalent 형태로 결합된 이중특이항체 (11F11-1564)를 미정맥에 단회 투여 후 24시간 째에 그 CSF 및 brain에서의 항체량을 질량 분석으로 분석하였다.

1564 클론이 결합된 이중특이항체는 항IGF1R 항체가 결합하지 않은 치료 항체 대비 높은 CSF, brain 통과능을 보였으며 해당 효능을 10, 30 mg/kg dose 모두에서 확인되었다. 이중특이항체는 30 mg/kg dose에서 단독항체 대비 최대 약 4.5배 이상의 brain으로의 통과능을 보였다.

1564 클론을 bivalent 및 monovalent 형태로 제작한 뒤 30 mg/kg 혹은 60 mg/kg으로 투여 후 24시간 째에 CSF와 brain에서의 항체량을 분석하였다. 1564 클론이 결합된 두 가지 형태의 이중특이항체는 단독항체 대비 높은 CSF, brain 통과능을 보였다. 특히 bivalent 형태는 monovalent 형태 대비 높은 BBB 통과능을 보였으며, 이는 최대 약 5배의 brain 통과능 증대였다(그림2).

그림2는 1564 클론이 다양한 형태로 치료 항체에 결합되었을 때에도 해당 치료 항체의 체내 BBB 통과능을 향상시킴을 나타낸다.

[그림2] 체내 BBB 통과능 비교

상기 이중 특이 항체를 이용하여 알파-시누클레인 또는 이의 응집체와 관련된 질병인 시누클레인병의 예방, 치료 및/또는 진단 용도로 사용하고, a-syn 항체 또는 이의 항원결합단편을 혈액뇌 장벽을 통과할 수 있게 하여 뇌에서 그 작용을 발휘할 수 있도록 하며, 반감기를 연장하여 약효를 장기간 유지할 수 있다.

단일클론항체는 리간드인 IGF-1, IGF-2 및 그 homolog인 insulin이 IGF1R에 결합하는 것에는 영향을 미치지 않으며, IGF1R 수용체를 통한 신호전달을 억제하지 않는 등의 효과를 나타내므로, 혈관뇌장벽 통과와 관련하여 유용성을 지닌다. IGF1R에 brain endothelial의 transcytosis에 최적화된 결합력으로 IGF1R 특이적으로 결합하며, 낮은 혈관뇌장벽 통과능으로 치료 효능이 제한적이었던 퇴행성 뇌질환 및 뇌암 치료항체의 전달에 유용하게 사용될 수 있다

에이비엘바비오의 본 특허 기술 및 기타 CNS(Central Nervous System, 중추신경계) 타깃 조합을 통해 기타 뇌질환(치매, 알츠하이머, 파킨슨 등) 치료제로 개발 가능한 추가적인 이중항체 파이프라인 개발에 유용할 것으로 판단된다.

특허법인 ECM

변리사 최자영

jychoi@ecmpatent.com

02-568-2675

참조

에이비엘바이오, 치매 등에 사용되는 이중 특이 항체 관련 특허 취득핀, 포인트뉴스, 2021년 6월 7일