P-gp 와 BCRP 이중 억제에 의한 토포테칸의 경구 생체이용률 증가

Abstract

항암 치료의 실패 원인 중 하나는 다양한 항암제에 대한 암세포의 내성이다. 이와 같은 항암제 내성이 발생하는 대표적인 이유 중 하나는 배출수송체로 알려진 P-당단백질 (P-glycoprotein, P-gp)과 유방암 저항성 단백질 (breast cancer resistance protein, BCRP)이 암세포에서 과발현하기 때문이다. 항암제의 내성을 억제함으로써 항암 효능을 높일 수 있기 때문에 그동안 다약제 내성을 유발하는 배출수송체를 제어할 수 있는 물질을 찾는 연구가 지속되어 왔다. 그러나 그동안 연구되었던 배출수송체 억제제들은 억제 효과를 나타내는 농도에서 물질 자체의 독성이 나타나거나 약물대사 효소에 영향을 미치는 등의 문제점을 보여주었다. 또한 P-gp와 BCRP는 정상 기관에도 발현되며 체내 발현되는 위치가 유사하여 약물의 흡수, 뇌로의 이행, 약물의 소실에 영향을 미치는 것으로 보고되었다. 따라서 본 연구에서는 그동안 연구된 배출수송체 억제제들의 한계를 극복하기 위해 독성이 적은 천연물에서 유래한 물질을 도출하였고 체내 발현 위치가 유사한 두 배출수송체를 동시에 제어하고자 하였다. 본 연구에서 활용된 천연물 유래 화합물인 쿠마린 유도체와 잔톤 유사체는 이전 연구에서 P-gp 저해 활성이 있는 것으로 조사되었으며 이번 연구에서는 BCRP에 대한 저해 활성을 in vitro 세포 수준에서 조사하였다. 또한 모델약물로는 P-gp와 BCRP의 기질 항암제로 알려진 토포테칸을 사용하였다. 토포테칸(topotecan)은 난소암, 소세포 폐암, 자궁경부암, 대장암 등 다양한 고형암을 치료하는데 사용되는 항암제이다. In vitro 세포 수준에서 P-gp와 BCRP를 모두 억제할 수 있는 것으로 확인된 이중억제제 후보물질은 두 배출수송체 기질 항암제인 토포테칸과 경구로 병용 투여하여 쥐에서의 약동학 프로파일을 조사하였다. 그 결과, 배출수송체 이중억제제 후보물질들은 토포테칸의 전신 클리어런스를 감소시켰고 생체이용률을 향상시켰다. 또한 토포테칸과 배출수송체 이중억제제 후보물질의 병용 투여 시 항암 효능에 미치는 영향을 조사하기 위해 누드 마우스에 HT29 세포를 이식하여 암 모델을 만들어서 조사한 결과, 체중 변화 없이 종양의 크기가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 in vitro 및 in vivo 연구 결과를 바탕으로 쿠마린 유도체와 잔톤 유사체는 독성을 감소시키면서 P-gp 와 BCRP 이중억제제로서 활용 가능함을 보여주었다.;P-glycoprotein (P-gp) inhibition has been studied to overcome multidrug resistance in cancer chemotherapy but failed in clinical trials due to low/toxic effects. Recently, a dual modulation of transporters and natural derivatives have been examined to surmount this limitation. We examined breast cancer resistance protein (BCRP) inhibition in vitro and in vivo by P-gp inhibitors derived from natural compounds in previous studies. These dual inhibitors, when orally co-administered with Topotecan, enhanced Topotecan bioavailability with slightly reduced total oral clearance (Clt/F) in rats. In xenograft mice, they strengthened oral Topotecan-induced tumor reduction with no alterations in body weight. Moreover, we investigated the effects of an oral drug formulation (Cremophor® EL, Tween® 80, and polyethylene glycol 400) on the transporters function. Oral Topotecan bioavailability was higher with the formulation than with a control, as shown by the increases in the maximum plasma concentration (Cmax) and the area under the plasma concentration–time curve from zero to infinity (AUCINF) (p < 0.01). Therefore, oral Topotecan bioavailability was enhanced by P-gp/BCRP dual inhibition, which resulted in a formulation-mediated increase in absorption and decrease in elimination, and a dual inhibitor-mediated decrease in elimination. These results suggest that the combination of dual inhibition by a natural derivative and the drug formulation can be a useful clinical approach.