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효소enzyme 〈응용연구중인 혈전용해효소제〉
2013-08-22 16:11:31
이엠생명과학연구원
〈응용연구중인 혈전용해효소제〉
Streptokianse (SK)

 

SK는 Hoechst-Roussel과 Kabi에 의해 제조된 것으로서 정맥혈전의 치료에 최초로 사용되었다. 이것은 용혈성 연쇄상 구균의 배양액에서 발견된 효소로서 플라스미노겐을 직접 활성화시키며, 플라스민으로 변화시킨다. SK는 본래 외래성 물질이기 때문에 인체내에서 항원성을 가지고 있어 인체에 투여할 경우 발열, 알레르기, 저혈압 유발 등의 부작용을 일으키게 되며 연쇄상 구균의 배양액을 효소공급원으로 하고 있기 때문에 정맥주사에는 알맞지 않다. 그러나 SK는 대량생산이 용이하고 가격이 urokinase나 TPA보다 훨씬 저렴하며(300$), 현재 항원성이 있는 부분을 없애거나 아실화하는 연구가 진행되고 있어 장래 혈전을 용해하는 치료제로서 기대되고 있다.

 

Plasmin

사람혈청 중의 plasminogen은 결정화가 되어 있으며, 이것에 streptokinase를 가하면 활성화된 plasmin이 얻어진다. 그러나 사람의 plasminogen의 공급에는 한도가 있고 또한 plasmin을 반복사용하면 곧 항 plasmin 물질이 과잉으로 생산되는 것 등으로부터 plasmin제제의 실용화에는 곤란한 점이 있다.

 

Urokinase

1964년 일본의 녹십자에 의해 인뇨로부터 처음 공업화 되었는데 최근 태아 콩팥세포의 조직배양으로 생산되고 있으며 국내에서는 녹십자 등에 의해 생산되고 있다. 사람의 오줌 중에는 Streptokinase처럼 plasminogen을 활성화하는 인자가 있다는 것은 이전부터 알려져 있었지만, 요즈음 이것이 대량으로 정제되게 되었다.
Urokinase는 콩팥 세포에 의해 만들어져 뇨 중에 배출되며 항원성이 없고 발열의 부작용이 없다. 유로키나제는 일종의 세린 프로테아제이며, 플라스미노겐에 특이적 친화력을 가지고 활성화하는 인자로 저분자형(m.w. 33,000)과 고분자형(m.w. 54,000)이 있으며 고분자형의 활성이 높다.

 

Tissue Plassminogen Activator(TPA)

이것은 분자량 72,000의 세린 프로테아제의 일종으로 two-chain polypeptide로 구성되어 있다. TPA는 피브린에 특이적으로 반응하여 플라스미노겐과 복합체를 형성하여 강력한 혈전 용해 작용을 나타내기 때문에 유로키나제보다 출혈 등의 부작용이 적다.
(3) Hyaluronidase Muco 다당을 가수분해하는 효소로서 임상에 널리 사용되고 있는 것은 본 효소가 유일한 것이다. 조직의 투과성과 세포내의 물질의 확산을 도운다. 조직간질에 존재하는 muco다당을 분해해서, 그 점조성을 약화시키는 것이 원인이다.
피하에 대량의 약제를 주사해서 그 흡수를 촉진하기 위해서라든지 마취약의 효과를 촉진하는 목적에 사용되며 또한 산부인과에서의 무통분만, 치과와 안과에서 국소주사에도 응용이 되고 있다.
  B. 대사조절 효소제제   (1) Kallikrein 단백질 분해효소의 하나이며, 혈장 중의 α2-globulin 분획의 하나인 kallidinogen(kininogen)에 작용해서 kallidin 또는 bradykinin을 유리시킨다. 혈중에 들어간 kallikrein은 먼저 kallidin을 생성하며 kallidin은 혈중의 peptidase에 의해서 bradykinin으로 변화되는 것으로 알려져 있다. 이렇게 해서 생성된 peptide는 혈압강화작용과 혈관 확장작용을 나타나게 된다. 따라서 kallikrein에 의한 치료는 효소에 의해서 유도되어지는 대사조절을 이용하는 것이라고 말할수 있다.
kallikrein의 투여는 모든 순환계에서 혈관확장을 일으키는 것이 아니고, 특히 뇌, 관동맥, 피부, 근육 등의 소혈관에서 혈관확장을 일으킨다. 뇌혈관 장해처럼 뇌혈액양이 감소되어 있는 상태에서는 뇌의 혈유량을 증가시킨다. 동일하게 망막혈관의 확장, 혈유량 증가와 관동맥혈유량의 증가를 기대해서 투여한다.
  (2) Cytochrome c Cytochrome c는 세포호흡에 불가결한 물질이기 때문에 여러 가지의 외상이라든지 질환에 의해서 저산소 상태를 일으켰을때 cytochrome c를 투여해서 일종의 보충요법으로서의 효과를 기대하는 것이다.
소의 심근과 효모를 재료로 한 것이 사용되지만 효모유래의 cytochrome c는 소심근의 것보다 면역성이 강하고 위험성이 높기 때문에 현재는 사용하지 않는다. Cytochrome c의 분자량은 12,000이다.
뇌 외상 혹은 뇌혈관 장해급성기에 사용하는 예가 많다. 연속투여가 필요하지만, 이 중 단백질에 의한 면역반응이 나타나면 투여를 중지해야 된다.

(3) L-Asparaginase 종양세포 중에서는 영양소로서는 L-asparagine 을 필요로 하는 것이 있다는 것이 알려져 있다. 그래서 L-asparagine와 공급을 차단할 수 있다면 종양세포의 발육억제가 기대될 수 있다. 종양세포만의 증식을 억제하고 정상세포에 장해를 주지 않는다고 하면, 세포독성에 의존한 종래의 항 종양제에서는 볼 수 없는 특징을 가진 치료법이라고 말할 수 있어, 그 의미에서 널리 주목을 받았던 것이다. 본효소는 사람의 급성 임파성 백혈병에 대한 항백혈치료 효과면에서 신중하게 검토가 되어왔다.
현재 사용되고 있는 asparaginase는 배양된 대장균 균체로부터 유안 분획과 DEAE-Cellulose column chromatography에 의해서 정제된 표품이다. 통상 정맥내 점적 주입이 실시되는데, 효소표품이 미생물 유래인 것으로 항원성이 문제가 된다. 또한 간, 자라, 신장, 중추신경계 및 혈액응고계에 대해서 명백한 독성작용을 나타낸다. 이것은 단백질 합성에 장해를 주는 것으로서 간은 지방변성을 일으킨다. 또한 혈액응고의 필수인 fibrinogen, prothrombin, Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ,Ⅸ인자의 감소가 일어난다. 아마 간에서 이들 단백질 합성저하가 일어나고 있는 것으로 생각되고 있다.
 

 

효소에 의한 의약품 제조

1950년에 발견된 penicillin amidohydrolase(페니실린 아미드 가수분해효소)는 페니실린G나 페니실린V를 탈아실화하여 6-아미노페니실린산(6-APA)을 생산한다. 이 6-APA에 여러 방향족 카르본산을 효소적(또는 화학적)으로 결합시켜 항균범위를 더 넓히고, 내성주에도 유효하고, 페니실린 쇼크를 일으키지 않는 새로운 페니실린군을 조성시키고 있다.

 

acylase를 이용한 페니실린, cephalosporin의 제조

페니실린 아실라아제는 여러 미생물이 생산하나 기질특이성은 서로 조금씩 다르다. 즉 Pseudomonas melanogenum이 생산하는 효소는 페니실린G나 V에는 작용하지 않고, ampicillin이나 amoxcillin에 작용하여 가역적으로 탈아실화한다. 그러므로 기질 원료중에 6-APA와 페닐아세트산이 존재하여도 페니실린G는 재생되지 않고 D-phenylglycine 첨가에 의해 선택적으로 암피실린(또는 아모키실린)이 축적되므로 페니실린G의 가수분해물에서 6-APA를 분리정제할 필요가 없다. Cephalosphorin 제조에도 acylase가 이용되고 있다. 그 일례로서 페니실린의 diazolysine 핵(5잔기 고리)을 화학적으로 확대하여 dehydrodiazine(6잔기 고리)으로 하여 페니실린G에서 7-phenylacetoamidodsacetooxy cephaosboranic acid를, 페니실린V에서는 phenoxy acetyl 7-ADCA를 합성하여 이를 B. megaterium이나 arthrobactor 등의 효소를 사용하여 D-α-phenylglycine methylester와 결합시켜 cephalexin을 제조하는 방법이 있다.

 

lysine specific endopeptidase를 이용한 사람 인슐린의 생산

효소를 이용하여 여러 펩티드 호르몬을 생성시키는 방법이 있다. Achromobacter lyticus의 lysine specific endopetidase를 사용하여 돼지 인슐린을 사람형 인슐린으로 바꿀 수 있다. 이 방법은 유전자 조작법에 의한 사람 인슐린의 생산법보다 효율이 높다.

 

steroid의 미생물 변환에 의한 HC,PDL 생산

Steroid의 미생물 변환도 효소에 의한 의약품 조성의 일례로 생각할 수 있다. 예로서, 류마티스성 관절염의 특효약인 hydrocortisone(HC)이나 prednisolone(PDL)의 공업적 생산에 미생물이 나타내는 특이적인 hydroxyl 기나 탈수소반응이 이용되고 있다. stigmasteral에서 얻어지는 progesteron은 A.ochraceus가 Ⅱ위를 히드록시화 시킨다. HC는 Arthrobacter simplex나 B.sphaericus의 1,2-탈수소작용으로 PDL로 전환된다. 한편 데요스게닌은 Flavobacterium이나 corynebacterium의 3-β-탈수소작용이나 Curvularia의 Ⅱ-β-히드록실화 작용을 이용하여 HC로 변환시킨다.
 

 

국내 효소 시장 현황


 

의약용 효소시장은 지난 93년 기준 약 124억원으로 국내 전체 효소 시장의 3%를 차지했으나 수입비중이 높은 실정이다. 국내 생산은 현재 태평양, 제일제당 및 유한화학에서 Serratiopeptidase, 녹십자에서 Urokinase, 태평양 및 동아제약에서 소화제용 효소만을 생산하고 있다. 이외에 몇 개의 제한된 제약회사에서 의료용 효소를 생산하고 있다.
의약용 효소는 혈전분해효소제, 소화효소제, 소염효소제, 항종양효소제 등으로 대별할 수있는데 혈전용제는 TPA를 시작으로 Urokinase, Streptokinase, Cminase 등이 개발돼 시판됐다. 소염효소제는 Serratiopeptidase, Lysozyme 등이 안정성이 높고 유효성이 알려져 있기 때문에 여러 염증환자에게 널리 사용되고 있으며, 향후 이효소 수요는 증가할 것으로 예상된다.

 

Serratiopeptidase

: 국내 수요량이 2.3톤을 내수가격이 지속적으로 하락, 94년 5월 현재 Kg당 70 ∼75만원선에 거래되고 있다. 그러나 수입가격은 지난 89년까지 Kg당 150만원에서 91년경에는 180만원으로 인상됐으며, 수출가격은 94년 현지 Kg당 900∼920달러선인 것으로 나타났다.

Urokinase

: 사람의 뇨로부터 추출한 것과 태아 신장세포의 조직배양에의해 생산된 것의 두 종류가 있는데 뇨로부터 추출한 Urokinase는 일본 녹십자가 개발했고, 태아신장세포의 조직배양 이용기술은 미국의 Abbot Laboraterise가 개발해 Abbokinase라는 이름으로 판매되고 있다. Urokinase는 국내에서 생산되는 유일한 혈전용해제로 26억원의 시장을 형성하고 있는 가운데 최근에 가격질서


 




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