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KR-20260061056-A - Non-Immunostimulatory Cross-Linked Polysaccharide Colloidal Nanoparticles and MRI T1 Semi-Quantitative Imaging Method and System Based on a Formulation-Normalized Enhancement Metric (F-NEM)

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Abstract

본 발명은 PRR/BCR 비작동성을 만족하는 비면역자극성 다당류 가교 콜로이드 나노입자 및 제형-정규화 증강지표(F-NEM)에 기반한 MRI T1 비교정량(semi-quantitative) 영상화 방법 및 시스템에 관한 것이다.

Inventors

  • 신태현
  • 김지욱

Assignees

  • 주식회사 인벤테라

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251024
Priority Date
20241025

Claims (20)

  1. 수성 매질에 분산 가능하며 패턴인식수용체(PRR) 및/또는 B세포 수용체(BCR) 비작동성을 충족하는 비면역자극성 다당류 가교 콜로이드 입자 조성물로서, (a) 수성 용매에서 수화지름이 2 내지 10 nm(바람직하게는 2 내지 8 nm)이고, (b) ζ-전위가 -20 mV 내지 0 mV이며, (c) 가교대상 다당류의 반복단위인 단당류의 -OH 작용기를 에폭사이드 계열 제1가교제로 선택적으로 개질하여 분자내 및/또는 분자간 가교된 컴팩트한 구형 3차원 네트워크 구조를 갖고, (d) 상기 단당류의 총 개수 중 적어도 60% 이상(바람직하게는 70% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상)이 가교제에 의해 개질되어 있으며, (e) 표면에 노출된 가교제 유래 아민 작용기의 일부 또는 전부를 -COOH로 후개질하여 (b)의 ζ-전위를 달성하고, (f) 선택적으로(optionally), 다당류 가교 콜로이드 입자의 표면에 노출된 가교제 유래 아민 작용기 또는 -COOH 작용기에 배위 결합된 철 이온(Fe 2+/3+ ), 가돌리늄 이온(Gd 3+ ) 또는 망간 이온(Mn 2+ ) 또는 산화철 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 조성물. 여기서, PRR/BCR 비작동성은 인간 PBMC 또는 단핵구/대식세포 기반 in vitro 시험에서 TNF-α, IL-6, IL-1β 분비가 비히클 대비 사전규정 임계치 초과 증가를 보이지 않고/않거나, TLR 리포터에서 신호증폭이 기준 미만이고/이거나, C3a/C5a 보체 활성화가 허용범위 내임으로 정의한다.
  2. 제1항에 있어서, 표적화 리간드를 부가하지 않은 조건에서 PRR 또는 BCR과의 결합 친화도가 사전규정 Kd 상한(예: μM 범위 이상)보다 낮아 세포 내 섭취(endocytosis)가 유의하게 일어나지 않도록 설계된 입자 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 반복 투여 후에도 항약물항체(ADA)가 음성이고/이거나, 과민반응·알레르기·부종의 임상징후가 사전규정 점수 기준 미만인 입자 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 금속 배위를 통해 T1 양성 대비가 우세하도록 37 ℃에서 r 2 /r 1 ≤ 5 및 금속 기준 r 1 ≥ 1.0 Mm -1 ·s -1 을 만족하도록 설계된 입자 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 정맥 모세혈관 누출을 억제하고 간질→림프 모세관→말초림프관→림프절의 생리적 배액 경로를 우선 추종하도록 설계된 입자 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, MR 림프관조영에서 정맥 오염(venous contamination)을 회피하도록 설계된 입자 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 입자 조성물을 이용하는 MRI T1 반정량(semi-quantitative; 제형 메타데이터로 정규화된 비교 가능 지표 산출 방식) 영상화 방법으로서, (a) 상기 입자 조성물을 피내·피하 또는 기타 말초 경로로 투여하고, (b) 동일 해부학 영역에서 서로 다른 시점의 T1 가중 영상 또는 T1 맵 기반 데이터로부터, 제형 메타데이터(투여량, 주입-스캔 간격(τ), 제형별 r 1 참조값 등)를 이용해 제형-정규화 증강지표(formulation-normalized enhancement metric, F-NEM)를 산출하며, (c) 상기 F-NEM를 축으로 시간-신호 지표(PSE, WIR, TTP, AUC) 및/또는 형태 지표(ES, NF, LV) 중 하나 이상을 계산하고, (d) 계산된 지표를 표준화 수치 리포트로 제공하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 시간 분해 영상에서 (i) 정맥 오염이 검출된 프레임 및 (ii) 주입 누출(extravasation)이 검출된 프레임을 자동 배제하고, 사전 규정 SNR 허들 충족 여부, 플립각·B1 보정 적합성, 및/또는 T2* 영향 구간 마스킹을 포함하는 품질관리(QC) 규칙을 적용하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 제형-정규화 증강지표(F-NEM), 경계 선예도 (edge sharpness, ES), 괴사 분획(necrotic fraction, NF), 및/또는 병변 체적 (lesion volume, LV)의 가중 결합으로 정의되는 조직손상지수(TDI)를 산출하고, 기준 대비 TDI의 임계 상승(예: ≥20%)을 진행 플래그로 표시하는 방법.
  10. 제7항에 있어서, MR 림프관조영(MRL)에서 표재 및/또는 심부 림프 네트워크를 연속 가시화하고, 림프절 충만 지연(nodal filling delay), 역류 존재/강도(reflux presence/grade), 우회 경로 비대칭성(bypass asymmetry), 병변 활동도(active/inactive), 및/또는 섬유화 동반 여부(fibrosis co-occurrence)을 제형-정규화 증강지표(F-NEM)기반으로 수치화하는 방법.
  11. 입력 데이터(영상 시계열, 제형 메타데이터, QC 로그)를 수신하여, (i) 제형-정규화 증강지표(F-NEM) 산출, (ii) 상대 신호증강률(percentage signal enhancement, PSE), 유입 초기 상승 기울기(wash-in rate, WIR), 최대 도달 시간(time-to-peak, TTP), 곡선하적분(area under the curve, AUC), 경계 선예도 (edge sharpness, ES), 괴사 분획(necrotic fraction, NF), 및/또는 병변 체적 (lesion volume, LV) 계산, (iii) 조직손상지수 (TDI) 산출(가중결합), (iv) QC 통과·마스킹 판정, (v) DICOM-SR/HL7-FHIR 구조화 리포트 생성, (vi) 모델·버전·하이퍼파라미터·난수 시드·처리 시각 등 감사 로그를 기록·보관하도록 구성된 반정량(semi-quantitative) 처리 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 출력 리포트가 장비·기관 간 비교를 위한 표준화 수치 형식을 따르고, 라벨(림프절 충만 지연(nodal filling delay), 역류 존재/강도(reflux presence/grade), 우회 경로 비대칭성(bypass asymmetry), 병변 활동도(active/inactive), 및/또는 섬유화 동반 여부(fibrosis co-occurrence) 등)과 결과지표(F-NEM, PSE, WIR, TTP, AUC, ES, NF, LV, TDI, 진행 플래그)를 포함하는 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 입력 안정성 전제로서 제형-정규화 증강지표(F-NEM) 정규화 및 QC 통과 데이터에 한정하여 성능 평가·리포팅을 수행하도록 제어 로직이 구현된 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 시간 분해 영상에서 정맥 오염이 검출된 프레임과 주입 누출(extravasation)이 검출된 프레임을 자동 제거하고, 사전 규정 SNR 허들 검사, 플립각·B1 보정 적합성 확인, 및/또는 T2* 영향 구간 마스킹을 체크리스트 형태로 강제하는 QC 모듈을 포함하는 시스템.
  15. 프로세서에 의해 실행될 때 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법 단계를 수행하도록 지시하는 명령을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  16. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 입자 조성물을, 정맥 오염 (venous contamination)을 회피하면서 표재 및/또는 심부 림프 네트워크를 가시화하는 MR 림프관조영에 사용하는 용도.
  17. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 입자 조성물을 포함하고, 사용설명서(투여 위치·용량·주입-스캔 간격), 제형 메타데이터 기록지, 제형-정규화 증강지표(F-NEM) 및/또는 조직손상지수 (TDI) 산출용 표준 리포트 서식을 더 포함하는 영상화 키트.
  18. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에서, 학습용 데이터셋에 대하여 표재 및/또는 심부 림프 네트워크 세분화, 림프절 충만 지연(nodal filling delay), 역류 존재/강도(reflux presence/grade), 우회 경로 비대칭성(bypass asymmetry), 병변 활동도(active/inactive), 및/또는 섬유화 동반 여부(fibrosis co-occurrence) 라벨링을 수행하고, 제형-정규화 증강지표(F-NEM) 및 파생 지표군을 입력으로 분류·세분화·시계열 예측 모델을 학습시키는 인공지능(AI) 학습 방법.
  19. 제18항에 있어서, 추론 단계에서 TDI 변화율을 예측하고, 임계 초과 시 진행 플래그를 자동 표기하여 DICOM-SR/HL7-FHIR로 내보내는 인공지능(AI) 학습 방법.
  20. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 입자 조성물을, 종양성 병변에서 혈관 투과성·간질 체류·림프 배액 장애의 변화율 추적(PSE/WIR/TTP/AUC) 및 형태 변화(ES/NF/LV) 평가에 사용하는 용도.

Description

비면역자극성 다당류 가교 콜로이드 나노입자 및 제형-정규화 증강지표(F-NEM)에 기반한 MRI T1 비교정량(semi-quantitative) 영상화 방법 및 시스템 {Non-Immunostimulatory Cross-Linked Polysaccharide Colloidal Nanoparticles and MRI T1 Semi-Quantitative Imaging Method and System Based on a Formulation-Normalized Enhancement Metric (F-NEM)} 본 발명은 PRR/BCR 비작동성을 만족하는 비면역자극성 다당류 가교 콜로이드 나노입자 및 제형-정규화 증강지표(F-NEM)에 기반한 MRI T1 비교정량(semi-quantitative) 영상화 방법 및 시스템에 관한 것이다. 자기공명영상(MRI)은 심부 구조를 고해상도로 시각화하고 연조직 대비(soft tissue contrast)가 우수하여, 혈관·순환계 평가 및 심혈관 진단의 표준 도구로 확립되어 있으며, 최근에는 림프부종을 포함한 림프 순환 장애의 진단·병태 분석을 위한 MR 림프관조영술(MR lymphangiography, MRL)이 주목받고 있다. 림프계는 순환계·면역계의 중요한 부분으로, 전신에 분포한 림프관과 림프절의 미세 구조를 정밀하게 영상화하는 것이 진단·치료 계획 수립에 핵심이다. 그러나 림프관 지름이 작고 표재·심부 경로가 복합적으로 얽혀 있어, 실시간에 가까운 고해상도 시각화는 기술적으로 도전적이다. 림프부종은 림프관 또는 림프절의 선천성 형성 이상, 종양·수술·방사선 치료 후 발생하는 2차성 손상, 기생충·세균성 감염 등 다양한 원인에 의해 유발되는 만성 진행성 질환으로서, 말초 조직에 단백질 함량이 높은 체액이 축적되고 그에 수반하여 염증 및 섬유화가 고착되는 특징을 가진다. 병태생리학적으로는 림프 배액 경로의 기계적 저항 증가, 모세혈관 여과와 림프 재흡수의 불균형, 대식세포와 섬유아세포의 활성화, 지방조직의 병적 증식이 상호 증폭 고리를 형성하여 염증-섬유화-지방화”로 이어지는 악순환을 만든다. 임상 현장에서는 사지 둘레 측정이나 수중 치환 부피 측정과 같은 간접 지표가 널리 사용되지만, 심부 림프관의 구조적·기능적 이상을 정량적으로 평가하기에는 해부학적 한계와 측정 변동성이 크며, 치료 반응을 장기적으로 일관되게 추적할 수 있는 표준화된 영상·분자 지표도 충분히 정립되어 있지 않다. 림프부종의 영상 소견으로는 림프 운반 지연, 피부 역류, 림프절 조영 저하가 대표적이며, 비조영 MRI는 피하조직 두께 증가, 벌집 형상(honeycomb), 확장된 림프관 등을 선명히 제시하나, 림프 흐름의 실시간 기능 지표 제공에는 한계가 있다. 전임상 영역에서는 설치류 꼬리 또는 후지 모델에서 수술·결찰·방사선 조사로 림프 유출을 차단한 뒤, 근적외선 형광 림프관조영(NIRF-ICG) 또는 림프신티그래피로 차단 여부를 확인하는 접근이 주류였다. 그러나 소동물은 해부학적 규모, 림프관 직경·판막 구조, 적재 용량(carrying capacity) 등에서 인간과 괴리가 커 미세수술·재건술·의료기기·세포치료제와 같은 임상 기법으로의 번역 가능성이 제한된다. 동일 수술 범위를 적용해도 측부 재관류의 형성 속도와 정도가 개체마다 달라 재현성이 낮고, 꼬리 모델은 사지 중심 병태의 생역학·림프역학을 적절히 반영하지 못한다. 이를 보완하고자 돼지·개 등 대동물 모델이 제시되었으나, 광범위 절제에 따른 합병증, 모델 유지 기간의 짧음, 영상·분자 차원의 교차 검증 부족 탓에 표준화가 미진하였다. 특히 대동물에서 비침습적으로 림프 차단을 확인하고, 동일 개체를 장기간 추적하여 체적 변화를 정량화하며, 기전적 변화를 조직·분자 수준에서 동시 검증하는 통합 프로토콜은 제한적으로만 보고되었다. 임상 전이 가능성 측면에서 대동물 모델은 강점을 지닌다. 사지 직경과 연부조직 두께가 사람과 유사하여 수술 접근, 림프절·집합관의 해부학적 위치, 봉합·재건 기법, 압박·물리치료 등 실제 임상 절차를 고충실도로 모사할 수 있다. MRI 기반 3차원 체적 분석은 둘레·수중치환 등 간접 지표보다 반복성이 높은 정량 평가를 가능하게 하고, 조영 MRL과 결합하면 구조적 차단과 기능적 배액 장애를 동일 워크플로우에서 상호 검증할 수 있다. 더불어 면역형광염색으로 림프관 표지자(podoplanin, LYVE-1, PROX1, VEGFR-3 등)의 발현 변화, 판막 구조 이상, 직경 증가를 확인하고, RNA 시퀀싱으로 NF-κB, TGF-β/SMAD 등 염증·섬유화 경로의 활성화를 포착함으로써 영상 지표와 분자 지표의 상관성을 정립할 수 있다. 이러한 다층 검증은 치료 후보물질과 재건술의 전임상 평가에서 민감도·특이도뿐 아니라 임상 번역 가능성에 관한 증거력을 제공한다. 림프계 가시화 기법은 각기 고유 제약을 가진다. 형광 림프관조영은 표재 림프관의 실시간 관찰에 유리하지만, 심부 림프관·림프절에 대해서는 감쇠·산란에 따른 신호 손실, 낮은 정량성으로 한계가 있다. 림프신티그래피는 전신적 배액 윤곽을 제시하되 공간 해상도가 낮아 국소 병변 해석과 정량화가 어렵다. 기존 MR 림프관조영(MRL)은 심부 구조를 고해상도로 보여줄 수 있으나, 분자량이 작은 가돌리늄 킬레이트 조영제는 정맥계 누출이 빨라 정맥 오염을 빈발시키고, 기관·장비 간 프로토콜 편차로 신호 변동성이 커 일관성 확보를 저해한다. 임상 전이 가능성을 높이려면 심부 림프계를 고해상도로 보여주면서 정맥 오염을 회피하고, 다기관 환경에서도 신호 해석을 표준화할 수 있는 림프 특이적 조영 플랫폼이 요구된다. 다당류는 대식세포·수지상세포 표면의 패턴인식수용체(PRRs; 예: TLRs, CLRs)와 결합하여 선천면역을 활성화할 수 있다. 덱스트란 등 일부 다당류는 이러한 상호작용을 통해 포식작용 증가, 수지상세포 MHC-II 발현 및 항원 제시력 상승, 사이토카인(IL-6, TNF-α, IL-12) 분비 촉진을 유발할 수 있다. 이러한 면역 활성화와 별개로, 다당류로 표면이 개질된 입자형 제제는 주입 부위에서 삼투 구배와 국소 면역반응을 유발할 수 있다. 고분자 다당류가 고농도로 국소 축적되면 주변 조직 대비 삼투압이 상승하여 물의 이동과 체액 재분포가 일어나고, 이로 인한 일시적 부종이 발생할 수 있다. 동시에, 일부 다당류 표면 패턴이 선천면역 수용체와 상호작용하면 혈관 확장, 투과성 증가, 백혈구 유입 등 염증 반응이 개시되어 림프관이 압박되거나 내피 기능이 저하될 수 있다. 림프관의 수축능 및 판막 기능이 저하되면 역류가 증가하고 흡수가 감소하여 부종이 악화되며, 이러한 변화는 조영제의 국소 흡수·체류를 과장시켜 실제 구조적 이상과 유사한 영상왜곡(artifact)을 만들 수 있다. 특히, 면역세포가 풍부한 환경에서는 조영제의 비특이적 포획과 과도한 국소 증강이 두드러져 병적 림프 소견과 염증 유발 인공물의 구분이 어려워지고, 조영제 기원 변수(수용체 점유, 내재화 속도, 염증성 미세환경 변화)는 시간-신호 곡선을 왜곡하여 동일 프로토콜에서도 데이터셋 이질성과 학습·검증 세트 간 분포 이동을 증가시킨다. 이는 영상 인공지능 모델의 보정 신뢰도와 임계값 이식성을 저해한다. 따라서 임상·전임상 전 주기에 걸쳐 재현 가능한 정량 해석을 구현하려면, 생체계와의 교섭을 최소화하는 비작용적(non-perturbative) 조영 메커니즘과 림프 선택적 약동학을 동시에 충족하는 새로운 조영 플랫폼이 필요하다. 이하, 가교 덱스트란 구조체(나노입자)는 CDex, DNP, C-DNP로 혼용되어 지칭된다. 도 1은 INV-001 및 NEMO-103주의 구조 개념도 및 이의 제조방법 및 이의 물리화학적 특성을 도시한 것이다. 도 2는 Dextran T10 대비 Crosslinked dextran (Cdex)을 사용한 NEMO-103의 생체내 급성 부종 반응 비교이다. 도 3은 Cdex와 Toll-like receptor (TLR) agonist 결합화학 공정(가), 각 결합화학법을 이용한 Cdex@TLR 화학 구조(나), 각 결합 화학법을 이용한 Cdex당 결합한 TLR agonist 비율(다)를 도시한 것이다. 도 4는 실시예 2-5에서 2시간 처리 후 NF-κB p65 signal의 면역형광염색 이미지이다. 도 5는 TLR agonist를 세포에 각각 4시간과 6시간 처리 후 NF-κB p65 signal의 면역형광염색 이미지이다. 도 6은 Cdex, TLRA1 agonist, Cdex@TLRA1 및 Cdex@TLRB1을 세포에 4시간 동안 처리한 후, 농도에 따른 cell viability를 cell counting kit-8 (CCK-8)으로 확인한 것이다. 도 7는 대조군, Doxorubicin, TLRA1 agonist, Cdex@TLRA1, Cdex@TLRA1X2(2배 투여량) 및 Cdex@TLRB1 Xenograft model mouse에 투여 후 관측된 in vivo 유효성 평가의 실험 디자인 및 결과이다. 도 8은 실시예 3에서 다당류 가교 콜로이드 입자의 가교대상인 분지형 다당류 또는 고리형 다당류의 예들의 구조식이다. 도 9은 실시예 3-11의 Dextran T-5, Maltodextrin, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, Inulin의 가교체에 철을 도입하여 합성된 물질을 마우스에 정맥투여 후 촬영된 T1 MRI 영상(a) 및 투여전후의 signal-to-noise ratio(SNR, b)을 도시한 것이다. 도 10은 실시예 3-12의 Dextran T-5, Maltodextrin, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, Inulin의 가교체에 철을 도입하여 합성된 물질을 마우스에 정맥투여 후 신장배출을 확인한 T1 MRI 영상 도시한 것이다. 도 11은 NEMO-103주의 임상 제1/2a상에서 NEMO-103주를 인체에 투여후 30분(a) 및 60분(b) 후에 촬영된 MRA 영상과 이 영상의 CNR(c), Distension(d), Overall quality(e) 측면에서 비교를 도시한 것이다. 도 12는 NEMO-103주(a) 및 가돌리늄 조영제(GBCA, b)를 인체에 투여후 약