(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体外で行われる、多量体状インスリン錯体を解離させる方法であって、
（ａ）担体表面に亜鉛キレート化剤を結合させ、
（ｂ）前記表面を前記多量体状インスリン錯体と接触させ、それにより、亜鉛を前記キレート化剤と結合させ、前記多量体状インスリンを単量体に解離させ、
そして
（ｃ）工程（ｂ）により生じた単量体状インスリンを回収することを含む方法。
【請求項２】
単量体状インスリン送達デバイスであって、
多量体状インスリン及び金属イオンを含んでなる、多量体状インスリン錯体の供給部、ここで当該金属イオンはインスリンの単量体状サブユニットを多量体として会合させる化合物であり、また当該多量体状インスリンは当該金属イオンが減少または除去することにより単量体状サブユニットに解離するインスリンである、
前記多量体状インスリン供給部と出口を流体連結する、皮下出口を有する流路アセンブリー、並びに
前記流路アセンブリーの途中に位置する担体表面アセンブリーであって、
担体表面及び
前記担体表面に担持された金属イオンキレート化剤を含んでなる前記アセンブリー、を含み、ここで当該キレート化剤は前記インスリン単量体よりも前記金属イオンに対して強い親和性を有し、
それにより、担体表面と接触する多量体状インスリン錯体の金属イオンが担体表面上のキレート化剤に結合して皮下出口を通る単量体状インスリンの流れを創造する前記送達デバイス。
【請求項３】
前記キレート化剤がイオン交換媒体である請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記金属イオンが亜鉛である請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記流路アセンブリーがカテーテルを含む請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記流路アセンブリーが前記流路に沿って多量体状インスリン錯体をポンプ輸送するためのポンプを含む請求項２に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ポンプが患者の外部にある請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記担体表面が多孔性マトリックスを含む請求項２に記載のデバイス。
【請求項９】
前記多孔性マトリックスが分子量約4000〜20,000の多孔度を有している請求項８に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
本願は部分継続出願であって、米国仮出願第60／006,611号の利益を請求するものであり、参照によりその全体を本明細書に組み入れる。
発明の背景
インスリンは溶液中で、２量体及び６量体と平衡状態にある単量体として存在する。これらの形態で患者に投与される場合、多量体の形態は体内で単量体の形態に解離しなくてはならず、次いで単量体形態は体内に毛細血管により吸収される。これは、インスリンが体に実際に必要とされる時間を患者が「前もって計画し」なければならない状況においては不利である。たとえば、患者は各食事の25〜40分前に、「食事ボーラス」の定期のインスリンを自分自身に投与しなければならない。
ポンプ（たとえば、Minimed）を患者へのインスリンの送達（delivery）に用いることができ、それによりインスリンの微小注入（microinfusion）が患者にプログラムで制御できる仕方で送達することができる。これらの微小注入は食事に先立って食事ボーラスを投与する必要性を減ずるけれども、いまだに送達された６量体状のインスリンの吸収に遅れがある。
したがって、患者に単量体状インスリンを送達する必要がある。本発明はこの問題等を扱う。
発明の概要
本発明の１つの面は患者に単量体状タンパク質製剤を送達する方法であって、
（ａ）凝集剤（aggregating agent）のための結合パートナーで被覆された表面（surface）を供給し、その凝集剤は多量体状タンパク質の製剤中に存在するものであって、
（ｂ）工程（ａ）の表面を経由して患者へ多量体状のタンパク質の製剤を投与し、それにより、多量体状製剤中の凝集剤をその表面上の結合パートナーへ結合させ、多量体状タンパク質が単量体に解離することを含むものである。
本発明のさらなる面は多量体状インスリン錯体を解離する方法であって、その方法は
（ａ）表面に亜鉛キレート化剤を結合させ、
（ｂ）前記表面と多量体状インスリン錯体を接触させ、それにより、亜鉛が前記キレート化剤と結合し、多量体状インスリンが単量体に解離し、そして、
（ｃ）工程（ｂ）により生じた単量体状インスリンを回収することを含む。
本発明のさらなる面は、患者へ単量体状インスリンを送達する方法であって、
（ａ）表面に結合している亜鉛キレート化剤を供給し、
（ｂ）前記表面を多量体状インスリンと接触させ、それにより、亜鉛が前記キレート化剤と結合し、多量体状インスリンが単量体に解離し、そして
（ｃ）前記単量体状インスリンを患者に送達することを含む。
本発明の更なる面は、単量体状タンパク質送達装置であって、
多量体状タンパク質及び凝集剤を含んでなる、多量体状タンパク質錯体の供給部、
多量体状タンパク質供給部を出口に流体連結する、皮下出口を有する流路、並びに
前記流路の途中に位置する担体表面アセンブリーであって、
担体表面及び
前記担体表面により担持される凝集剤結合パトーナーを含んでなる前記アセンブリーを含み、
担体表面に接触する、多量体状タンパク質錯体の凝集剤が前記表面上の結合パートナーと結合して、皮下出口を通る単量体状タンパク質の流れを創り出すものである。
【図面の簡単な説明】
図１は単量体状タンパク質の送達のための装置の概要図である。
図２〜５は図１の装置の４つの態様の簡略化した図である。
図６はカテーテル及び１端に取り付けられた拡散膜を含む、単量体状タンパク質を送達するための装置の概要図である。
好ましい態様の記載
本発明は多量体状タンパク質の製剤から、凝集剤を減少または除去することにより、多量体状タンパク質を単量体状成分またはサブユニットに解離させる一般的な方法を提供した。従って、本明細書で用いる時、「凝集剤」は、タンパク質の単量体状サブユニットを多量体として会合させるのに必要な化合物、たとえば、金属イオンに関する。タンパク質の単量体または多量体の所望しない非特異的会合を引き起こす「凝集剤」試薬も本発明の範囲に包含される。凝集剤のいくつかの例は、限定するものではないが、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルブミン、プロタミン、抗体、リガンド（遺伝子工学ポリペプチド等を包含する）を包含する。
典型的には、凝集剤は結合パートナー、たとえば、キレート化剤、抗体、リガンドまたはレセプターによって除去される。結合パートナーは、典型的には凝集剤に対する前記タンパク質単量体の親和性の少なくとも２倍、好ましくは２〜10倍以上の凝集剤に対する親和性を有する。結合パートナーは、典型的には担体表面、たとえば、マトリックスまたは膜に、タンパク質製剤がマトリックスを通過する際に凝集剤が結合パートナーに結合するように、固定される。該表面を結合パートナーで被覆するか、結合パートナーを表面に固定化するか、表面に結合させるか、または、当業者に周知の種々の技術（たとえば、Harlow他の「Antibodres: A Laboratory Manual」第521〜538頁、Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY. 1988年、米国特許第5,505,713号明細書、米国特許第5,538,511号明細書）により、該表面の欠くことができない部分に取り込むことができる。
１態様では、該表面は膜である。膜は、典型的には単量体状タンパク質が通過するのに適切なサイズの孔径を有している。孔径は、当該単量体状タンパク質の分子量に基づいて選択される。典型的には膜中の孔径は範囲で記載される。したがって、供給されたタンパク質の単量体の平均分子量に対して、好ましい孔径の範囲はその単量体の平均分子量より20〜50％小さいものから20〜50％大きいものであろう。したがって、たとえば、インスリン単量体についての好ましい孔径は約4000〜約20,000の分子量、より好ましくは約4000〜8000の分子量であろう。典型的な膜は、セルロース、酢酸塩、ポリスルホン、テフロンまたは、特定のサイズの範囲の穴または孔を有する重合体主鎖を有する他の膜を包含する。ある態様では、膜はカテーテルの横断面に、任意の当分野で公知の手段、たとえば、熱、接着剤もしくは溶媒により結合することができ、または膜を保持手段、たとえば、止め輪を用いてカテーテルの端部に取り付けてもよい。
たとえば、カットオフ分子量10,000を有するポリスルホン膜（W. R. Grace）の表面を硝酸または硫酸中に30分間浸すことにより酸性にする。次にインスリンに膜を通過させる。膜でのインスリンは亜鉛のキレート化により不安定化され、単量体に解離する。単量体は容易に膜を通過するが、６量体はそのようには拡散できない。一旦、該表面を亜鉛イオンで被覆すると、それはイオン交換膜として作用し続け、亜鉛イオンの吸引のために利用できる活性表面部位がある限り、さらにインスリンを不安定化する。これは、インスリンの２量体化の速度が膜を通る拡散速度に比較して遅いからである。膜を通る単量体の選択的通過は、毛管電気泳動により変えることができる。
１態様では、表面またはマトリックスは、単量体状タンパク質を予め定められた長さのカテーテルに拡散させて出すことを可能とする、多孔性材料から作られたカテーテルの構成要素である。典型的にはこのような装置を患者に埋め込む。
ある態様では、表面またはマトリックスはカテーテルの構成要素またはカテーテルの付属品であることができる。カテーテルは患者の外部にあっても、患者に埋め込まれていてもよい。典型的なカテーテルは、内径約0.178cm（約0.07インチ）、外径約0.279cm（約0.110インチ）のシリコーンゴムである。ある態様では、タンパク質はカテーテル中をポンプ輸送される。ポンプは患者の外部にあるか、埋め込むことができる。代表的なポンプは、限定するものではないが、MiniMed Model 507とMiniMed 2001を包含する。
ある態様では、結合パートナーで被覆された、マトリックスまたは接触媒体をカテーテルの穴を充填するかまたは詰めるのに用いる。タンパク質製剤をマトリックスを詰めたカテーテルに通すことによって、タンパク質製剤は結合パートナーと接触するようになる。
ある態様では、インスリンが好ましいタンパク質である。インスリン製剤における凝集剤は亜鉛である。亜鉛イオンのための結合パートナーは、典型的にはキレート化剤、たとえば、酸素含有キレート化剤に限定するわけではないが、たとえば有機アルコール及びエーテル、非−酢酸アミン、たとえば、トリエチルアミン及びエチレンジアミン、リン含有リガンド、たとえば、ホスフィン並びに硫黄を基礎とするリガンド、たとえば、有機スルホン酸塩、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ニトリロ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、Ｎ−ヒドロキシエチレンジアミントリ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、エチレングリコール−ビス−β−アミノエチルエーテル）Ｎ−Ｎテトラ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸並びにシクロヘキサンジアミンテトラ酢酸である。埋め込み可能なポンプまたはカテーテル系に対して、好ましいキレート化剤は好ましくは、凝集剤に対する因子よりも、凝集剤と約２倍の因子で結合するだろう。好ましい態様では、Nafion（登録商標、Aldrichの「J. Electrochem. Soc．」140: 2279、1993年）を表面またはマトリックス上の結合パートナーとして用いる。
限定するものではないが、HUMULIN R（登録商標）、VELOSIN BR（登録商標）並びにHOE21pH U400及びU100（Hoechst）を包含する、任意のインスリン製剤を単量体状インスリンを製造するためのこの方法で用いることができる。好ましくはインスリンは一般的に「正規の」インスリンと呼ばれるものである。前記インスリンは任意の緩衝液または滅菌水を包含する、任意の水性配合剤中で製造することができる。
ある態様では、接触媒体であるマトリックスまたは膜を通る流量は典型的には１日当り約100μｌ〜２ｍｌである。
本発明の利点の例として、体内のインスリン吸収の動力学を次のように記載することができる。下記の式１により記載するように、インスリン６量体はインスリン２量体に解離し、次いでインスリン単量体に解離する（Sluzky他「Proc Natl. Acad. Sci」88、第9377〜9381頁、1991年）。
0004307550.tif 000002
患者の組織における局所濃度グラジエントは、ルシャトリエの原理に従って平衡過程を追いやる。単量体状インスリンのみが毛細血管により吸収される。単量体の局所濃度は毛細血管への吸着により減ずるので、式１に示された平衡は、式２に従って、右にシフトする。
0004307550.tif 000003
従って、単量体状インスリンが供給された患者における、インスリン吸収量は増加し得る。同様に、本発明の方法により、他のタンパク質を吸収量を増加させるか、そうでなければ、そのタンパク質の治療上での使用を促進するために患者に送達することができる。
本発明の１態様は、凝集剤に特異的な結合パートナーを有する装置を、該装置と凝集剤を含む多量体状タンパク質を接触させ、それにより凝集剤を結合パートナーに結合させ、多量体状タンパク質を単量体に解離を生じさせることにより、単量体状タンパク質を製造するために用いることである。単量体は典型的には患者へのタンパク質製剤の送達の間に生じる。
本発明の他の態様は単量体状タンパク質送達装置２を包含する。図１に描かれている、送達装置２は、典型的には多量体状タンパク質及び凝集剤を含んでなる、多量体状タンパク質の供給部４、皮下出口８を有し、多量体状タンパク質供給部４と出口８を流体連結する流路６及び前記流路の途中に位置する担体表面アセンブリー10を含む。担体表面アセンブリー10は、担体表面、典型的には多孔性マトリックス12及び前記多孔性マトリックスに担持された凝集剤結合パートナーを含む。表面に沿って通過する多量体状タンパク質錯体の凝集剤は多孔性マトリックス上の結合パートナーに結合して、皮下出口８を通る単量体状タンパク質の流れ７を創造する。「皮下」は本明細書ではあらゆる皮膚の下の位置をいう。ある態様では、多量体状タンパク質は好ましくは多量体状インスリンの供給物を含む。結合パートナーは、上記のように、キレート化剤であることができ、ある態様では好ましくはNafion（登録商標）である。上記のように、凝集剤は好ましくは、ある態様では亜鉛である。
図２は、図１の装置２の別の態様を図解するものであって、同様な参照番号は同様な要素に関する。装置２ａはポンプ14、たとえば、カルフォルニア州、シルマーのミニメド（MiniMed）インコーポレイティドにより製造された微小注入ポンプまたはスイス国のディゼトロニクス（Disetronics）により製造されたHTRON-100を含む。ポンプ14は多量体状タンパク質の供給部を包含する。ポンプ14はその末端に皮下出口８ａを有するカテーテル16に連結されていて、出口８ａは患者の皮膚18の下に位置している。
図３は図２の装置２ａの代替物を図解する。装置２ｂは、装置２ａのカテーテル16の長さの途中に位置している多孔性マトリックス12を出口８ｂを囲む多孔性マトリックスのキャップ12ｂで置換している。装置２ａまたは２ｂのいずれかを図４の装置２ｃにより示唆されているように皮膚18の下に埋め込むことができるだろう。図５は、タンパク質製剤及び結合パートナーが別個の貯蔵所（14ｄ，22）中に供給され、次いで、皮下に出る前に小室20中で混合される、さらなる代替物を図解する。
他の型のポンプ、たとえば手で作動させる注射器型ポンプも、半透膜を横切って発生する静水力を用いるポンプが用いられるように、用いられるだろう。
例
インスリン単量体を生じさせるための装置を次のように創造する。約10,000の分子量カットオフを有するポリスルホン透析膜をEDTA中に予め浸し、次いでシリコーンゴム（Nusil）カテーテル末端に超音波を利用して熱で結合させた。カテーテルの内径は約0.178cm（0.07インチ）で外径は約0.279cm（0.110インチ）であった。市販のインスリン製剤を膜を通過させ、生じた製剤を毛管電気泳動で分析し、インスリン単量体の存在を確認した。図６に描かれた装置はカテーテル22及び１端に固定された拡散膜24を含む。
本明細書で引用されたすべての参考文献は、すべての目的のため参照により全体が組み入れられる。
【図１】
0004307550.tif 000004
【図２】
0004307550.tif 000005
【図３】
0004307550.tif 000006
【図４】
0004307550.tif 000007
【図５】
0004307550.tif 000008
【図６】
0004307550.tif 000009