Ara-C의 경구 운반시스템으로서, peptide 유사 prodrug인 L-valyl-ara-C의 평가

Abstract

이 논문의 목적은 ara-C의 peptide 유사 prodrug인 L-valyl-ara-C를 합성하여 ara-C의 잠재적인 경구 운반 시스템으로써 L-valyl-ara-C를 평가하는 것이다. L-valine을 ara-C의 cytosine ring의 N4-amino group에 삽입하여 L-valyl-ara-C를 합성한 후 다양한 생물학적 용액에서 in-vitro 안정성을 측정하였고, Caco-2 cell에서 세포내 흡수 특성에 대해 조사하였다. 또한, 쥐에서 ara-C와 L-valyl-ara-C의 혈장 약물 동력학적 profile도 평가하였다. L-valyl-ara-C의 인공위액에서의 소실 반감기는 2.2시간인 반면에, 인공장액, fresh plasma, 그리고 serine protease인 plasmin의 존재 시에 2시간 이상의 incubation에도 L-valyl-ara-C의 분해는 거의 일어나지 않았다. 게다가 L-valyl-ara-C는 AML-2와 L1210의 leukemia cell homogenate에서 안정함을 나타내었고, 이어서 동일 cell에서 parent인 ara-C 보다 세포독성을 훨씬 덜 나타냈다. Caco-2 cell에서 L-valyl-ara-C의 세포내 축적은 ara-C와 비교했을 때 5배나 높았다. 게다가 L-valyl-ara-C의 세포내 흡수는 약물 농도의 증가에 비례적으로 증가하지 않았다. L-valyl-ara-C의 세포내 축적은 uridine, PAH, TEA와 작은 dipeptide가 존재할 시에는 매우 감소했으나 L-valine과 benzoic acid가 있을 때는 변화가 없었다. 이는 L-valyl-ara-C가 peptide transporter, organic anion 및 cation transporter, 그리고 nucleoside transporter을 포함하는 다수의 uptake transporter와 상호작용 할 수 있으나 amino acid transporter와는 작용하지 않음을 나타내었다. 비록 prodrug의 전신적인 분포 용적이 ara-C보다 훨씬 더 높았지만, L-valyl-ara-C의 경구투여 시에 혈장에서 ara-C의 존재가 관찰되었다. Prodrug 투여 시에 ara-C의 생체이용률은 약 4%정도였다. 결론적으로, L-valyl-ara-C는 carrier-mediated transport pathway를 통해 ara-C의 장관 흡수를 향상시킬 수 있으나 ara-C로의 낮은 대사적 전환으로 인하여 ara-c의 경구 운반 시스템으로써 실제적인 적용은 제한될 수 있다.|The present study aimed to synthesize a peptidomimetic prodrug, L-valyl-ara-C, and evaluate L-valyl-ara-C as a potential oral delivery system of ara-C. After the synthesis of L-valyl-ara-C via the incorporation of L-valine into N4-amino group of the cytosine ring in ara-C, the in-vitro stability of L-valyl-ara-C was examined in the various biological media, and the cellular uptake characteristics of L-valyl-ara-C were examined in Caco-2 cells. Plasma pharmacokinetic profiles of ara-C and L-valyl-ara-C were also evaluated in rats. The disappearance half-life of L-valyl-ara-C was 2.2 hrs in the artificial gastric juice while the degradation of L-val-ara-C was negligible in the intestinal fluid, fresh plasma, and also in the presence of plasmin, a serine protease, over 2-hr incubation. Furthermore, L-valyl-ara-C appeared to be stable in the leukemia cell homogenates and subsequently it was far less cytotoxic than the parent, ara-C in AML2 and L1210 cells. The cellular accumulation of L-valyl-ara-C was 5-fold higher in Caco-2 cells compared to ara-C. Furthermore, the cellular uptake of L-valyl-ara-C did not increase proportionally to the increase of drug concentration. The cellular accumulation of L-valyl-ara-C was significantly reduced in the presence of uridine, PAH, TEA and small dipeptides while it was not changed in the presence of L-valine and benzoic acid, suggesting that L-valyl-ara-C could interact with multiple uptake transporters including peptide transporters, organic anion and cation transporters and nucleoside transporters but might not interact with amino acid transporters. Following an oral administration of L-valyl-ara-C, the appearance of ara-C was observed in plasma although the systemic exposure of the prodrug was much higher than that of ara-C. The bioavailability of ara-C was about 4 % via the prodrug administration. In conclusion, L-valyl-ara-C may improve the intestinal absorption of ara-C via the carrier-mediated transport pathway but its utility as an oral delivery system of ara-C could be limited by the low metabolic conversion to ara-C.