Pharmacokinetics of adenosine A₃ receptor agonist, 2-chloro-N^(6)-(3-iodobenzyl)-4'-thioadenosine-5'-N-methyluronamide

Abstract

2-chloro-N6-(3-iodobenzyl)-4'-thioadenosine-5'-N-methyluronamide, thio-Cl-IB MECA(LJ-529) is a potent A3 adenosine receptor agonist which shows superiority to a known agonist, Cl-IB-MECA in binding affinity and selectivity on A3 receptor. This novel A3AR agonist provided the possibility as an anti-cancer drug, exhibiting the anti-proliferative activity against several human cancer cell lines and suppression of tumor growth in in vivo nude mouse xenograft model without overt side effects. In this study, the pharmacokinetic and metabolic properties of LJ-529 in mice were characterized. Pharmacokinetic profiles of LJ-529 after intravenous injection exhibited two phases of exponential elimination and a rapid elimination, with short half-lives of 31~45 min and 40~54 min in two different formulations. Its CLt ranged from 27.8 to 31.9 (mL/min/kg) in the ethanol formulation and from 13.6 to 16.7 (mL/min/kg) in the improved formulation. The dose-dependant tendency was observed with increasing doses of 2, 5, and 10 mg/kg, showing a slight increase in T1/2 and decrease in CL and a disproportionate increase in AUCinf.. LJ-529 was widely distributed to all tissues and favored liver and kidney, showing profoundly high concentration in two organs involved in an elimination of drugs. LJ-529 had moderate values of Vd 1.0~1.4 (L/kg) and 0.6~0.7 (L/kg) in each formulation, meaning penetration of the drug into tissues to some degree. The low plasma concentration after oral dosing implicated a poor absorption from GI tract, but oral availability had relatively high value, 24%, reflecting the remarkably extended half-life of 16h. The oral PK profile with multiple peaks and a long half life is considered to be associated with enterohepatic circulation. The protein binding fraction of LJ-529 by the ultafiltration method was extensively high, ranging from 99.4 to 99.7%. With a large of fraction of LJ-529 available from distribution despite high protein binding, it is expected that a specific adenosine transporter would be related with uptake of LJ-529 into some tissues. A total of eight metabolites were identified in metabolism study using mouse liver microsome and cDNA-expressed human CYP450 isozymes and the in vivo mouse plasma. Two metabolites, M1 and M3 among the regioisomers of oxygenated metabolites, were observed in entire sample including in vivo and in vitro, while M2 was found only in mouse liver microsomal incubations and M4 and M5 were detected in human CYP isozymes. The activity of CYP isozymes, 1A2, 2C9, 3A4 and 2A6 involved in the oxidation of LJ-529 was completely or partially inhibited by each inhibitor. In the mouse plasma, Phase Ⅱ metabolites, LJ-529 glucuronide(M6), glucuronide conjugation of oxygenated LJ-529 (M7) and either phosphate or sulfate conjugation of oxygenated LJ-529(M8) were detected in addition to phaseⅠmetabolites of three oxygenated metabolites(M1, M3, M5). The detection of glucuronide conjugation of LJ-529(M6, M7) in mouse plasma is consistent with enterohepatic circulation postulated as a cause of an extended half life and multiple peaks shown in pharmacokinetic profile after oral dosing.;Thio-Cl-IB-MECA는 아데노신 수용체인 A3AR에 작용하는 약물로서 수용체에 대한 친화력이나 선택성에 있어서는 A3AR의 원형약물이라 할 수 있는 Cl-IB-MECA보다 우수한 효과를 가진다. Thio-Cl-IB-MECA는 여러 종류의 암세포와 암세포의 이식으로 암이 유발된 마우스에서 종양에 대한 억제효과를 보임으로써 새로운 항암제 개발로서의 가능성을 제시하였다. 본 논문에서는 전임상 시험의 일부로서 Thio-Cl-IB-MECA의 흡수, 분포, 대사, 제거 과정을 포함한 체내동태를 살펴보았다. 이 약물은 정맥 주사했을 때 혈중에서 빠르게 소실되었으며 두 가지 제형에서 다양한 용량으로 투여했을 때 각각의 반감기는 31~45분과 40~54분이었다. 또한 약물의 클리어런스는 순수한 에탄올 제제에서 27.8~31.9(mL/min/kg), polysorbate 80을 포함한 제제에서는 13.6~16.7 (mL/min/kg)의 값을 보였다. 투여용량을 증가시켰을 때 클리어런스가 감소하고 반감기가 증가하였으며 AUC 값이 용량의존적으로 증가함으로써 용량의존성의 경향을 보였다. 또한 이 약물의 겉보기 분포용적은 두 제형에서 각각 1.0~1.4(L/kg)와 0.6~0.7(L/kg)의 값을 가짐으로써 어느 정도는 약물이 조직으로 이행되었음을 암시하였고 실제로 조직분포 시험에서 모든 조직으로 넓게 분포되었으며 특히 간장과 신장에서 다른 장기에 비해서 매우 높은 농도를 보였다. 이 약물을 경구로 투여했을 때 정맥 투여에 비해 혈중에 아주 낮은 농도의 약물이 나타남으로써 위장관에서의 흡수가 낮았음을 암시하였지만 현저하게 늘어난 16시간의 반감기를 보임으로써 생체 이용률은 24%의 값을 가졌다. 경구투여로 나타난 여러 개의 약물 피크와 길어진 반감기는 이 약물의 장간 순환으로 인한 결과로 추정된다. 이 약물의 마우스 혈장에서의 단백결합률은 99.4%~99.7%의 값을 가짐으로써 매우 높은 결합률을 보였다. 이러한 높은 단백결합률에도 불구하고 조직으로의 이행이 대체적으로 잘 이루어졌고 특정조직으로 선호되어 분포된 것을 볼 때, 이 약물이 단순 확산에 의해 조직으로 이행되기보다는 조직마다 다르게 분포하는 특정한 아데노신 수송체에 의해 이동되는 것으로 기대된다. 마우스 간의 마이크로좀과 human CYP 대사효소를 이용한 시험과 마우스에 정맥투여를 통한 혈장에서의 대사시험에서 총 8개의 대사체가 확인되었다. 마우스 간의 마이크로좀에서는 산화된 위치가 다른 세 개의 이성질 대사체가 발견되었으며 human CYP 대사에서도 산화체가 확인됨으로써 이들 산화대사체는 간의 cytochrome P450인 동질효소인 1A2, 2C9, 3A4, 2A6의 산화반응에 의해 생성됨을 확인하였다. 약물을 정맥 투여한 마우스의 혈장에서는 제 1상 반응으로 생성된 산화대사체 뿐만 아니라 제 2상 반응에 의한 대사체들이 확인되었다. 특히 Glucuronide 형성은 경구투여에서 나타난 예기치 못한 체내 동태의 원인으로서 추정된 장간순환을 뒷받침하는 결과이다.