배경: 냉동소체-관련 주기성 증후군(Cryopyrin-associated periodic syndrome, CAPS)은 NLRP3의 기능획득(gain-of-function) 돌연변이에 의해 발생하는 유전성 자가염증성 질환이다. CAPS 환자들은 흔히 감각신경성 난청을 겪지만, NLRP3에 대한 CAPS 관련 돌연변이가 난청의 진행과 연관되는지는 아직 불명확하다. 방법: 우리는 달팽이관(cochlea) 내 상주하는 CX3CR1 대식세포에서 CAPS 관련 NLRP3 돌연변이(D301N)를 조건부로 발현하는 마우스를 생성하고, 국소 및 전신 염증 환경에서 CAPS 마우스가 염증 매개 난청에 취약해지는지 평가하였다. 결과: 중이강 내에 지질다당질(lipopolysaccharide, LPS)을 주사했을 때 NLRP3 돌연변이 마우스는 심한 달팽이관 염증, 염증소체(inflammasome) 활성화 및 난청을 보였다. 그러나 이러한 중이 주사 모델은 대조군 마우스에서도 상당한 난청을 유발하여, 주사 절차에 의한 귀 조직 손상으로 인한 염증 비의존적 난청이 필연적으로 동반되었다. 이후 우리는 전신 LPS 주사 모델을 최적화하였고, 이는 대조군에서는 그러지 않았으나 NLRP3 돌연변이 마우스에서 유의한 난청을 유발하였다. LPS를 저용량으로 반복 주사하여 유도한 말초 염증은 혈액-달팽이관 장벽(blood-labyrinth barrier)의 붕괴, 달팽이관으로의 대식세포 침윤, 그리고 NLRP3 의존적 달팽이관 염증소체 활성화를 초래하였다. 흥미롭게도, 달팽이관으로 침윤하는 대식세포와 상주 대식세포 모두가 CAPS 마우스에서 말초 염증 매개 난청에 기여한다. 또한 NLRP3 특이적 억제제 MCC950뿐 아니라 인터루킨-1 수용체 길항제도 NLRP3 돌연변이 마우스에서 전신 LPS 유발 난청 및 염증성 표현형을 유의하게 완화하였다. 해석: 본 연구의 결과는 CAPS 관련 NLRP3 돌연변이가 우리 CAPS 마우스 모델에서 말초 염증 유발 난청에 결정적으로 중요함을 보여주며, NLRP3 특이적 억제제가 염증 매개 감각신경성 난청 치료에 사용될 수 있음을 시사한다. 지원: 한국 정부의 한국연구재단(National Research Foundation of Korea) 지원 및 연세대학교 의과대학의 Team Science Award.

초록배경: 종양괴사인자-알파(Tumor necrosis factor-alpha, TNF-α)는 류마티스 관절염(Rheumatoid Arthritis, RA), 염증성 장질환(Inflammatory Bowel Disease, IBD), 건선(Psoriasis)을 포함한 다양한 자가면역질환(Autoimmune diseases, AIDs)의 발병기전에 중요한 역할을 한다. 항-TNF-α 생물학적 제제는 임상 증상을 완화하고 질병 진행을 늦추는 데 효과가 있음이 입증되었으나, 반응률이 충분하지 않은 점, 장기 효능의 저하, 환자 접근성의 제한, 그리고 중증 감염 및 악성종양과 같은 이상반응의 위험을 포함하여 여전히 상당한 한계가 남아 있다. 소분자 TNF-α 억제제는 생물학적 제제와는 구별되는 작용기전을 제공함과 동시에 경구 투여의 이점이 있어 유망한 대안으로 부상하고 있다. 본 연구에서는 TNF-α/TNFR1 상호작용을 특이적으로 교란하는 신규 소분자 TNF-α 억제제의 발굴 및 특성 규명을 보고하며, in vitro 및 in vivo 모델에서 효과를 입증하였다. 목적: 본 연구의 일차적 목적은 TNF-α 신호전달 경로를 효과적으로 차단하는 소분자 TNF-α 억제제의 새로운 계열을 발굴하고 특성화하는 것이다. 현재의 항-TNF-α 생물학적 제제와 관련된 한계를 해결함으로써, 이러한 억제제는 RA 등 환자들을 위한 실행 가능한 치료 옵션을 제공하는 것을 목표로 한다. 방법: 새로운 계열의 소분자 TNF-α 억제제가 in silico 도구와 습식 실험(wet-lab) 분석을 통해 발굴, 특성 규명 및 최적화되었다. 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance, SPR)을 사용하여 TNF-α에 대한 분자의 결합 친화도를 평가하였다. 또한 TNF-α/TNFR1 상호작용에 대한 이들 분자의 억제 활성은 단백질 기반 SPR 분석과 세포 기반 기능 분석을 통해 평가하였으며, HEK293-NFκB 리포터 유전자 분석 및 L929 세포독성 분석을 포함하였다. 더불어, 이들 억제제가 전염증성 사이토카인(IL-1β 및 IL-8) 분비에 미치는 영향을 측정하기 위해 지질다당류(Lipopolysaccharide, LPS) 및 TNF-α로 자극한 사람의 일차 단핵구에서의 변화를 확인하였다. IL-12 분비에 대한 영향은 사람 M1 대식세포 분화 과정에서 평가하였고, TNF-α로 자극한 사람 제대정맥 내피세포(HUVEC)에서 E-selectin의 발현을 평가하였다. 약동학(Pharmacokinetic, PK) 특성은 마우스에서 평가하였으며, in vivo 효능은 여러 자가면역질환 동물 모델에서 확인하였다. 본 연구에서 보고된 모든 in vivo 연구는 Shanghai Medysin Biopharma Co., Ltd.의 표준운영절차에 따라 수행되었다. 연구 프로토콜은 Shanghai Medysin Biopharma Co., Ltd.의 기관 동물실험윤리위원회(Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인을 받았다. 결과: 이들 신규 억제제는 SPR 분석에서 TNF-α에 대한 높은 결합 친화도를 보였으며, 해리상수(Dissociation constants, K_D)는 나노몰(nanomolar)에서 서브-나노몰(sub-nanomolar) 수준에 이르렀다. 기능 분석에서 이들 억제제는 TNF-α 매개 신호전달 및 세포독성을 효과적으로 차단하였고, IC₅₀ 값은 5 nM에서 25 nM 범위였다. 또한 이들 억제제는 LPS 및 TNF-α로 자극한 사람 일차 단핵구에서 IL-1β 및 IL-8 분비를 유의하게 감소시켰으며, M1 대식세포 분화 동안 IL-12 분비를 억제하였다. 나아가 이들 억제제는 HUVEC에서 E-selectin 발현을 용량 의존적으로 감소시켰다. 이들 억제제는 유리한 PK 프로파일을 나타냈고, 자가면역질환 모델에서 in vivo 효능을 입증하여 질병 진행을 효과적으로 완화하였다. 결론: 새롭게 발견된 소분자 TNF-α 억제제의 신규 계열은 in vitro 및 in vivo에서 강력한 생물학적 활성을 나타내는 구별되는 분자적 특성을 특징으로 한다. 이러한 억제제는 RA 치료를 위한 새로운 경구 치료제로서 상당한 가능성을 보이며, 기존 항-TNF-α 생물학적 제제와 관련된 한계를 잠재적으로 극복하고, 경구 AID 치료에서 충족되지 않은 의학적 요구(unmet medical needs)를 충족하기 위한 추가적인 치료 옵션을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 참고문헌: NIL. 감사의 글: NIL. 이해관계 공개: Jinhua Chen IntelliGen Therapeutics Inc, Jingfeng Yu IntelliGen Therapeutics Inc., Jingjing Du IntelliGen Therapeutics Inc., Pu Shi IntelliGen Therapeutics Inc., Xin Wang IntelliGen Therapeutics Inc. © The Authors 2025. 본 초록은 CC BY-NC-ND 라이선스(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)에 따라 Annals of Rheumatic Diseases에 게재된 오픈 액세스(open access) 논문이다. EULAR 또는 출판사는 콘텐츠의 정확성에 대해 어떠한 진술도 하지 않는다. 저자들은 사실의 정확성, 진술, 결과, 결론, 인용 자원 등 본 초록의 내용에 대해서 전적으로 책임을 진다.