1. COVID-19 치료제 뉴페이스 - 나파모스타트 (언론 소개 내용)
- 혈액 항응고제 및 급성 췌장염 치료제 성분 '나파모스타트' (제품명: Nafamostat, 성분명: Nafamostat mesilate (그림 1))의 SARS-CoV-2에 대한 항바이러스 효능 확인
- 한국파스퇴르연구소가 약 3천여종 약물을 이용한 SARS-CoV-2 항바이러스 효과 스크리닝을 통해, nafamostat가 remdesivir 대비 수백 배 우수한 수준 확인 [1] ('수백 배 우수'라는 표현의 근거는 밑에 언급)
- 관련 연구결과를 '바이오 아카이브 (bioRxiv)'에 5월 12일 게재 [2] / 관련 특허 4월 20일 출원 (특허 내용은 조사 못함)
논문 제목 : Comparative analysis of antiviral efficacy of FDA-approved drugs against SARS-CoV-2 in human lung cells:
Nafamostat is the most potent antiviral drug candidate
- 관련 회사 [3]
: 뉴지랩(나파모스타트 기반 코로나19 치료제 약물재창출 임상시험 참여)
제일약품(나파모스타트 주성분 약제 판매)
SK케미칼(회사 제품 중 혈액응고방지제 후탄의 주성분이 나파모스타트) 등
그림 1. Nafamostat mesilate의 분자구조 (ref: https://www.tcichemicals.com/KR/ko/p/N0959)
2. 나파모스타트 관련 논문 소개
1) 약물 재창출 (drug repositioning)* 연구 사례의 일종
- 현재 미국에서 코로나19 치료제로써 사용 승인[4], 국내에서 특례수입을 결정[5]한 렘데시비르의 경우에도 대표적인 약물 재창출 연구 결과물
* 약물 재창출 - 기존에 판매 승인 혹은 임상 시험 진행 중에 있는 약물을 다른 적응증에 효과가 있는지 알아보는 것 / 안전성에 대한 부분은 검증이 되어있어 보다 신속한 신약개발이 가능한 전략
- 파스퇴르 연구소 연구팀에서도 약물재창출을 위해 FDA 승인 약물들을 이용한 COVID-19에 대한 항바이러스 효과를 보이는 물질들 스크리닝
2) 스크리닝 과정 및 수백 배 효과의 의미
- 1차 스크리닝
: Vero cell(아프리카산 초록 원숭이 신장 유래 섬유아세포주) 이용 / 48가지 약물 중에서 24가지 후보물질 선별 [6]
(위에서 언급한 3천 여종의 약물 스크리닝은 해당 회사가 가진 페노믹스크린™ (phenomicScreen™) 등의 스크리닝 플랫폼이 사용된 것으로 추정, http://www.ip-korea.org/ko/RDP/lab_screening.php)
- 후보물질 추가
: 나파모스타트(Nafamostat mesylate)가 바이러스가 침입하는데 사용되는 숙주의 효소 TMPRSS2 억제제로 작용가능하다는 연구 결과 사례 확인 [7] → 후보물질로 추가
- 2차 스크리닝
: Calu-3 cell(사람 폐 세포) 이용/ 24가지 후보물질들+Nafamostat mesylate의 항바이러스 능력 평가
→ 나파모스타트가 가장 강력한 항바이러스 효과 보이는 것 확인 (IC50=0.0022µM, 그림 2)
특히, 현재 치료제로 쓰이고 있는 렘데시비르보다 더 뛰어난 항바이러스 효과(=더 낮은 IC50 농도) 확인 많은 기사들에서 얘기하는 ‘수백 배’라는 표현도 IC50 값 비교에서 기인한 말
위 표 내용을 통해서 살펴보자면,
<IC50 in Calu-3 cell>
Remdesivir (Rem) : 1.3 µM
Nafamostat mesylate (Naf): 0.0022 µM
Rem/Naf ratio ≒ 590.91 (수백 배)
Q1. Vero cell로 처음에 진행하는 이유?
A1. 상대적으로 세포증식 속도가 빠르면서 비교적 인간과 유사한 영장류 cell line이므로 안전성, 유효성에 대한 예측성이 높기 때문에 항암, 항바이러스 치료물질 스크리닝에 대표적으로 사용함 / 물론 인간 유래의 cell line이 아니라는 점과 kidney fibroblast cell이라 조직 특이적 반응에 대한 예측이 힘들다는 점 등의 한계점이 존재함
Q2. IC50이란?
A2. Half maximal inhibitory concentration, 약물 투여를 할 때 세포의 활성도가 절반으로 떨어지는 순간의 약물 농도.
예를 들어, 이번의 경우에는 항바이러스가 기준이기 때문에, IC50은 바이러스가 세포를 감염하는 비율이 50%로 저해될 때의 약물 농도를 뜻함. 즉, IC50의 값이 적을수록, 적은 약물로 많은 바이러스를 억제할 수 있다는 뜻
3) 실험 결과를 보고 든 의문점
(1) Ouabain의 IC50값
- Ouabain은 Vero와 Calu-3 모두에서 일정하게 0.1미만의 우수한 항바이러스 능력을 확인 (그림 3)
- 나파모스타트를 0.0022 µM로 소수 넷째자리까지 측정한 것과 달리, Ouabain은 <0.1 µM로 소수 첫째짜리까지 밖에 표시하지 않음
- 1차, 2차 스크리닝을 통해서 정상적으로 후보물질을 도출했었다면, Ouabain이 1순위 후보물질이 되었어야 하지않나 생각이 듬 (비슷한 이유로 Digitoxin (IC50 in Vero: 0.23 / IC50 in Calu-3: 0.16) 도 2순위 정도의 물질로 선정될 수 있음)
(2) Nafamostat가 갑자기 후보물질로 추가된 것
- Nafamostat mesylate의 경우 Vero cell에서의 IC값이 13.88로 측정 (그림 2) 되었는데, 1차 스크리닝 때는 포함되지않고 이후에 따로 측정한 것으로 보이고 그 값 또한 1차 스크리닝 때에 cut-off될 수 있을만큼 높은 수치를 보임
- 타 연구팀에서 TMPRSS2의 저해제로 작용이 가능하다는 것을 발견하여 추가하였다기에는 새롭게 추가한 물질이 Nafamostat가 유일하고, 그 또한 먼저 Vero cell로 테스트했다면 cut-off시켰을 높은 수치이기에 이는 Calu-3 cell에서의 결과를 확인 후 Vero cell 값을 나중에 확인했을 확률이 높음
- 무슨 이유에선지 모르겠지만 Nafamostat를 하나의 후보물질로써 스크리닝해보기 보다는, 그 기능에 대해 강한 확신을 이미 가지고 항바이러스의 결과를 수치화해서 보여주는데 그 목적이 있는 것 같은 느낌이 듬
3. 나파모스타트의 작용기전
- 위에서 언급했듯 TMPRSS2의 저해제
- TMPRSS2는 transmembrane protease, serine 2로써 말그대로 세포 표면에 위치한 serine protease
- SARS-CoV-2는 숙주의 ACE2(Angiotensin converting enzyme 2)에 binding한다고 알려져 있음
- Binding이후에 본격적으로 세포 내를 감염하기 위해서는 TMPRSS2에 의한 S protein의 proteolysis 및 membrane fusion 과정이 필요
- 즉, TMPRSS2는 SARS-CoV-2의 인체 세포 내 감염에 필수적 효소로 작용
- Nafamostat는 이 TMPRSS2의 강력한 억제제기 때문에, 바이러스와 인체세포가 융합되는 것을 막아줘서 감염을 억제시켜줌 (그림 4)
4. 기타 사항
(1) 진행 상황 및 연구진의 기대
- 국내 10개 병원 참여한 임상시험 승인 [8] (이탈리아, 일본 등에서도 진행 중)
- Nafamostat는 현재 항응고 및 항염증제로 사용되고 있기에, 주요 병리 현상인 혈전 등의 증상 개선의 부가적인 효과가 있을 것 기대
(2) 개인적 전망
- 성공 가능성을 논하기에 시기장조라 생각 (지극히 개인적인 의견이며, 마음으로는 국내 임상 성공으로 꼭 현 사태 및 제2의 팬데믹 사태 발생시 대처하는데 유용하게 사용될 수 있기를 간절히 바람)
- 근거
① 매우 초기의 연구 단계
- 아직까지 세포 수준에서의 연구 단계
- 동물 모델에서의 전임상 효과조차 확인된 바 없음
- 국내에서의 임상을 승인받긴 했으나 , 이는 이전에 치료제로써 허가가 난 적이 있기에 안전성에 문제가 없다고 판단되어 곧바로 임상을 진행한 것일 뿐
② 짧은 반감기
- 약물이 치료제로 쓰일려면, 그 효능의 강력함과 별개로 약물의 체내 '지속성' 및 '배출 효율' 등이 중요 (약물동태학 및 약물동력학 관점)
- 나파모스타트는 반감기가 5~8분으로 짧음
- 그 짧은 시간동안 SARS-CoV-2를 충분히 억제시키고, 또한 혈전 등의 증상 개선이 가능할지는 미지수
- 나파모스타트가 주효하게 작용할려면, 바이러스가 체내로 유입된 뒤 숙주 세포로 fusion될 때의 타이밍을 잡아야하는데, 잠복기 이후의 이미 어느정도 바이러스가 증식된 상태인 환자들에게 효과적일지 미지수
(3) 약물재창출 권리 문제
- 약물재창출은 특허 중 '용도발명'의 일종 (=약물 자체는 알려져있지만, 새로운 의약용도 발견)
- 이를 위해서는 신규성 및 진보성을 인정 받아야함(=최초로 그 용도를 밝혀야하며, 기존 연구 고려했을때 이 새로운 용도를 규명하는 것이 쉽지 않았다는 진보성이 있어야함)
- 그런데, 나파모스타트의 항바이러스 억제 가능성은 이미 타 연구그룹에 의해 논문으로 게시된 사례가 있음 [9]
(2020년 03월31일에 포스팅, ‘Nafamostat inhibits SARS-CoV-2 infection, preventing COVID-19 transmission’)
- 특허가 4월에 출원되었다고 위에 소개했는데, 이 논문이 이미 3월에 포스팅이 되었음
- 어떻게 출원이 되었는지는 모르겠으나 (보통 발명신고서 준비하면서 특허사무소에서 이걸 발견해서 먼저 심사거절될 것 같다고 컷할텐데..) 특허출원 전에 공지된 내용이 있기에 특허성이 인정되기 어려울 가능성이 큼
References
[1] http://m.inews24.com/v/1265087
[2] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.05.12.090035v1
[3] http://www.seoulwire.com/news/articleView.html?idxno=411905
[4] http://www.wikileaks-kr.org/news/articleView.html?idxno=85173
[5] http://m.whosaeng.com/a.html?uid=118339
[6] https://aac.asm.org/content/early/2020/04/28/AAC.00819-20.abstract
[7] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420302294
[8] https://nedrug.mfds.go.kr/pbp/CCBBC01/nexacroPageOpen?approvalDtStart=2017-04-19&searchType=ST3&searchYn=true&localList=000&page=1&approvalDtEnd=2020-04-19&&clinicExamSeq=202000289&clinicExamNo=32841&receiptNo=20200081432&approvalDt=2020-04-17
[9] https://www.drugtargetreview.com/news/58915/nafamostat-inhibits-sars-cov-2-infection-preventing-covid-19-transmission/
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