안과 신생혈관 질환 연구에서 이렇게 표현형이 안정적인 VEGF 생쥐를 누가 거부할 수 있을까요?
VEGF 표적 약물 개요
황반변성, 종양 및 기타 질병의 치료를 위한 인기 표적으로 혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)는 다양한 약물의 임상 승인을 받았으며 만족스러운 진행 상황을 가지고 있습니다. 올해 2월 연구자들은 신생혈관 형성을 동반한 노인성 황반변성 치료를 위한 재조합 항-VEGFA 및 VEGFC 이중특이적 항체 융합 단백질의 임상 1상 시험을 완료했습니다. 종양 분야에서도 새로운 움직임이 뒤따르고 있으며 PD-1/VEGF 이중항체 신약 AK112는 진행성 소화관 종양에 대한 임상 2상을 포함하여 관련 고형 종양을 대상으로 일련의 임상 연구를 연속적으로 수행하고 있습니다.
VEGF에는 VEGFA, VEGFB, VEGFC, VEGFD, VEGFE 및 PLGF가 포함되며 현재 안과 약물 연구에서 VEGFA가 가장 흔하며 신생혈관 형성을 유발하는 주요 자극인자입니다. 이전 주제인 '안과 유전자 치료'에서 우리는 VEGFA와 관련된 연구 진행 상황과 전임상 동물 모델 개발에 대해 논의했습니다. 여기를 클릭하여 볼 수 있습니다. 오늘 우리는 항-VEGF 약물 개발에 중점을 둘 것입니다.
>> 습성 AMD 안과 전임상 연구에 사용되는 인간화 VEGFA 마우스 모델
눈 VEGF는 맥락막 신생혈관(choroidal neovascularization, CNV)의 형성과 밀접한 관련이 있기 때문에 맥락막 및 망막 신생혈관 치료 잠재력이 큰 표적으로 간주되며 현재 습성 연령 관련 황반변성(wet age-related macular degeneration, wAMD)의 연구 및 치료에 널리 사용됩니다.
항-VEGF 약물은 새로운 혈관과 부종을 효과적으로 감소시키고 wAMD 환자의 예후를 크게 향상시킬 수 있습니다. 임상 실습에서 유리체강 내 주입술(intravitreal injection)은 wAMD를 치료하기 위해 일반적으로 사용되는 항-VEGF 약물입니다. VEGF를 표적으로 하는 약물은 눈의 신생혈관 질환의 치료를 위한 새로운 방법을 제공한다고 할 수 있습니다.
VEGF는 CNV 생성의 핵심 매개체이기 때문에 VEGF의 발현을 차단하거나 중화시키는 약물은 지난 10년 동안 Aflibercept, Conbercept, Bevacizumab 및 Ranibizumab과 같은 wAMD 임상 치료의 주요 선택이 되었습니다.
Aflibercept는 수용성 VEGF 미끼형 수용체로, Ranibizumab 등 약물보다 VEGFA의 모든 아형에 비해 친화력이 높습니다. Aflibercept는 VEGF의 활성을 억제하여 새로운 혈관의 성장을 방지하여 액체 누출과 망막 조직의 부종을 감소시키며 2011년 미국 FDA로부터 삼출성 연령 관련 황반변성 치료를 승인받았습니다.
새로운 유형의 항VEGF 약물로서 Aflibercept는 긴 반감기와 짧은 투여 간격의 장점이 있지만 기존 연구는 Bevacizumab, Ranibizumab 및 기타 약물보다 훨씬 적으며 임상 적용에 대한 탐색의 여지가 더 큽니다.
hVEGF 마우스 모델 및 약물 효능 검증
자체 연구한 hVEGF 쥐를 이용해 Cyagen은 Aflibercept 등 양성약 테스트를 실시하여 VEGF를 겨냥한 억제 효과를 평가했습니다. FFA (형광소 안저 혈관 조영술) 결과, PBS 대조군에 비해 Aflibercept가 약을 투여한 후 혈관이 새는 면적이 현저히 줄어든 것으로 나타났습니다.
Figure 1. The efficacy test of Aflibercept on Cyagen's hVEGF mice.
이 자체 개발한 hVEGF 마우스는 망막에서 인간 VEGFA 유전자를 특이적으로 과발현할 수 있는 형질전환 마우스를 얻기 위해 Cyagen에 의해 확립된 소 간상세포 특이적 프로모터가 인간 VEGFA 유전자의 CDS 서열 발현을 구동하는 모델입니다. 생쥐는 자연적으로 발병할 수 있으며 완전한 안구 구조를 기반으로 명백한 혈관 병변이 나타나며 신생 혈관성 관련 안과 질환의 약물 평가 및 관련 메커니즘 연구에 적합합니다.
Figure 2. The construction method of hVEGF mice.
안과 CRO 서비스 및 모델 특성 검증
Cyagen의 안과 CRO 플랫폼은 고급 기기와 생체안과 검사를 할 수 있는 안과 전문가와 숙련된 기술자를 갖추고 있습니다. hVEGF 마우스 모델의 경우 플랫폼은 eye surface observation, 안압 측정, 안저 촬영, image-guided OCT, full-field electroretinogram ERG, fluorescein fundus angiography FFA를 수행할 수 있습니다. 또한, 혈관 병변 상태를 평가하기 위한 이 플랫폼은 망막의 VEGFA 발현 수준 평가, FITC-Dextran perfusion retinal flat mount, 안구 tissue sections의 VEGFA 발현 수준 평가를 포함한 전문적인 병리 및 분자 검출 기술을 보유하고 있습니다. 다음은 몇 가지 표형 데이터입니다.
HE 염색은 망막 영역에 혈관 증식이 있음을 보여 주었습니다.
Figure 3. HE staining result
hVEGF 쥐는 인간 VEGFA를 과발현하지만 endogenous 쥐의 VEGFA 발현에는 영향을 미치지 않습니다.
Figure 4. Detection of VEGF gene expression level in eyeball retina
IB4 염색 결과 망막 혈관이 비정상적으로 증식하고 구조가 흐트러지며 맥락막 영역도 비정상적으로 증식하는 것으로 나타났습니다.
Figure 5. Isolectin GS-lB4 immunostaining
추가 안과 질환 모델 라인업
위에서 언급한 VEGFA 생쥐 모델 외에도 Cyagen도 망막 색소 변성, 선천성 흑몽, 전체 색맹 및 기타 질병에 대응하여 일련의 유전자 편집 및 인간화 생쥐 모델을 개발했으며 동시에 연구자에게 맞춤형 서비스를 제공할 수 있습니다.
| Disease | Target Gene | Gene Targeting Type |
|---|---|---|
| Macular degeneration | hVEGFA | KI、TG |
| ABCA4(ABCR) | KO、Humanization | |
| Pigmentary degeneration of retina | RHO | KO、cKO、Humanization、Humanization(Mu) |
| Mertk | KO、cKO | |
| Rpgr | KO | |
| Crb1 | KO | |
| Rd1(Pde6b) | KO、MU | |
| Rd10(Pde6b) | MU | |
| RP2 | KO、cKO | |
| Retinal degeneration | Tub | KO |
| Late-Onset Retinal Degeneration | Rds(Prph2) | KO |
| Leber congenital amaurosis type 2 | Rpe65 | KO、MU |
| Leber congenital amaurosis type 4 | Aipl1 | KO |
| Leber congenital amaurosis type 10 | CEP290 | Humanization |
| Leber congenital amaurosis type 13 | Rdh12 | KO |
| Achromatopsia | Cnga3 | cKO |
| Fuchs endothelial dystrophy | TCF4 | cKO、Humanization |
| Congenital aniridia | Pax6 | cKO |
| Choroideremia | Chm | cKO |
| Usher Syndrome | USH2A | Humanization |
| Myo7a | cKO | |
| Vitelliform macular degeneration | Best1 | KO |
| X-linked retinoschisis | Rs1 | KO、cKO |
| Oculocutaneous albinism type 1 | Tyr | cKO |
| Oculocutaneous albinism type 3 | Tyrp1 | KO、cKO |
| Wolfram Syndrome | Wfs1 | KO、cKO |
| Pseudoxanthoma elasticum | Abcc6 | KO、cKO |
참고 문헌:
[1] Wells J A, Glassman A R, Ayala A R, et al. Aflibercept, Bevacizum-ab, or Ranibizumab for Diabetic Macular Edema: Two-Year Resultsfrom a Comparative Effectiveness Randomized Clinical Trial [J].Ophthalmology, 2016, 123(6): 1351-1359[25]
[2] Torimura T, Iwamoto H, Nakamura T, et al. Antiangiogenic and Antitumor Activities of Aflibercept, a Soluble VEGF Receptor-1 and -2,in a Mouse Model of Hepatocellular Carcinoma [J]. Neoplasia, 2016,18(7): 413-424
