СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ДОСТАВКИ В ЦНС ИДУРОНАТ-2-СУЛЬФАТАЗЫ
METHODS AND COMPOSITIONS FOR CNS DELIVERY OF IDURONATE-2-SULFATASE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительным заявкам на патент США под номерами 61/358857 с датой подачи 25 июня 2010 г.; 61/360786 с датой подачи 1 июля 2010 г.; 61/387862 с датой подачи 29 сентября 2010 г.; 61/435710 с датой подачи 24 января 2011 г.; 61/442115 с датой подачи 11 февраля 2011 г.; 61/476210 с датой подачи 15 апреля 2011 г.; и 61/495268 с датой подачи 9 июня 2011 г.; содержание каждой из которых включено в настоящую заявку посредством ссылки.
[0002] Родственными для данной заявки являются заявки на патент США, озаглавленные "Доставка терапевтических агентов в ЦНС", с такой же датой подачи; "Способы и композиции для доставки в ЦНС гепаран-N-сульфатазы", с такой же датой подачи; "Способы и композиции для доставки в ЦНС арилсульфатазы А", с такой же датой подачи; "Способы и композиции для доставки в ЦНС β-галактоцереброзидазы", с такой же датой подачи; "Лечение синдрома Санфилиппо типа В", с такой же датой подачи; содержание каждой из которых включено в настоящую заявку посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Заместительная ферментная терапия (ЗФТ) включает системное введение субъектам природных или рекомбинантных белков и/или ферментов. Одобренные терапевтические средства обычно вводят субъектам внутривенно и обычно они эффективны в лечении соматических симптомов первичной ферментной недостаточности. В результате ограниченного распределения введенного внутривенно белка и/или фермента по клеткам и тканям центральной нервной системы (ЦНС) лечение заболеваний, имеющих этиологию, связанную с ЦНС, является особенно сложной задачей, поскольку введенные внутривенно белки и/или ферменты не проникают в достаточной мере через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ).
[0004] Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) - это структурная система, состоящая из эндотелиальных клеток, функцией которых является защита центральной нервной системы (ЦНС) от вредных веществ в крови, таких как бактерии, макромолекулы (например, белки) и другие гидрофильные молекулы путем ограничения проникновения подобных веществ через ГЭБ в спинномозговую жидкость (СМЖ) и ЦНС.
[0005] Существует несколько способов обойти ГЭБ для улучшения доставки терапевтического агента в мозг, в том числе прямая внутричерепная инъекция, кратковременная пермеабилизация ГЭБ и модификация активного агента, изменяющая распределение в тканях. Прямая инъекция терапевтического агента в ткани мозга полностью обходит сосудистую систему, но связана в первую очередь с риском осложнений (инфекция, повреждение тканей, иммунный ответ), которые возникают в результате внутричерепных инъекций и слабой диффузии активного агента из места введения. На настоящий момент прямое введение белков в мозговое вещество не обеспечило значительного терапевтического эффекта вследствие существования барьера для диффузии и ограниченного объема состава, который может быть введен. Была изучена диффузия с конвекцией через катетеры, размещенные в паренхиме мозга с использованием медленной долгосрочной инфузии (Bobo, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 91, 2076-2080 (1994); Nguyen, et al. J. Neurosurg. 98, 584-590 (2003)), однако в настоящее время не существует одобренных способов терапии, в которых применяется данный подход для длительного лечения. Кроме того, размещение внутримозговых катетеров является крайне инвазивным и является менее желательной клинической альтернативой.
[0006] Также были предприняты попытки осуществления интратекальной (ИТ) инъекции или введения белков в спинномозговую жидкость (СМЖ), но они до настоящего времени не привели к терапевтическому успеху. Одной из основных проблем в таком лечении является склонность активного вещества к очень плотному связыванию с эпендимной выстилкой желудочков, которое мешает последующей диффузии. В настоящее время отсутствуют разрешенные продукты для лечения генетического заболевания мозга путем прямой доставки агентов в СМЖ.
[0007] На самом деле, многие полагают, что барьер для диффузии на поверхности мозга, а также отсутствие эффективных и удобных способов доставки, являются слишком существенными препятствием для достижения соответствующего терапевтического эффекта в головном мозге при лечении любого заболевания.
[0008] Многие лизосомные болезни накопления затрагивают нервную систему, что особенно усложняет лечение этих болезней при помощи традиционных методов терапии. Часто встречаются значительные накопления глюкозоаминогликанов (ГАГ) в нейронах и в мозговых оболочках у больных индивидов, что приводит к различным формам симптомов со стороны ЦНС. На сегодняшний день не известно случаев успешного лечения симптомов со стороны ЦНС, вызванных лизосомными болезнями, использованием доступных средств.
[0009] Таким образом, остается большая потребность в эффективной доставке терапевтических веществ в мозг. В частности, существует большая потребность в более эффективной доставке активных веществ в центральную нервную систему для лечения лизосомных болезней накопления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Настоящее изобретение обеспечивает эффективный и менее инвазивный подход для направленной доставки терапевтических агентов в центральную нервную систему (ЦНС). В частности, настоящее изобретение основано на неожиданно обнаруженном факте, заключающемся в том, что замещающий фермент (например, идуронат-2-сульфатаза (I2S)) для лизосомных болезней накопления (например, синдрома Хантера) может быть напрямую введен в спинномозговую жидкость (СМЖ) субъекта, нуждающегося в лечении, в высокой концентрации (например, более чем примерно 3 мг/мл, 4 мг/мл, 5 мг/мл, 10 мг/мл или больше), благодаря чему фермент эффективно и активно проникает через различные поверхности и распространяется по различным областям мозга, включая глубокие области мозга. Совершенно неожиданно, авторы настоящего изобретения продемонстрировали, что доставка такой высокой концентрации белка может быть достигнута с использованием простых физиологических или буферных растворов, не вызывая существенных побочных эффектов, таких как резко выраженный иммунный ответ, у субъекта. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает высокоэффективный, клинически желательный и удобный для пациента подход для прямой доставки в ЦНС для лечения различных заболеваний и нарушений, связанных с компонентами ЦНС, в частности, лизосомных болезней накопления. Настоящее изобретение представляет собой значительное достижение в области направленной доставки веществ в ЦНС и фермент-заместительной терапии.
[0011] Как подробно описано ниже, авторы настоящего изобретения успешно разработали стабильные составы для эффективного интратекального (IT) введения белка идуронат-2-сульфатазы (I2S). Предполагается, однако, что различные стабильные составы, описанные здесь, как правило, подходят для доставки в центральную нервную систему терапевтических агентов, в том числе различных других лизосомальных ферментов. Действительно, стабильные составы в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для доставки в ЦНС различными методами и с помощью различных путей введения, включая интрапаренхимальное, интрацеребральное, внутрижелудочковое церебральное (ICV), интратекальное (например, интратекальное через поясничный отдел, интратекальное через заднюю мозжечково-мозговую цистерну) введение и любые другие способы и пути инъекций непосредственно или косвенно в ЦНС и/или СМЖ, но не ограничиваясь ими.
[0012] Также предполагают, что различные стабильные составы, описанные здесь, как правило, подходят для доставки в центральную нервную систему терапевтических агентов, например, терапевтических белков, в том числе ферментов для заместительной терапии лизосомных болезней накопления. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент может быть синтетическим, рекомбинантным, генно-активированным или природным ферментом.
[0013] В различных вариантах реализации настоящее изобретение включает стабильный состав для прямого интратекального введения в ЦНС, содержащий белок идуронат-2-сульфатазы (I2S), соль и полисорбатное поверхностно-активное вещество. В некоторых вариантах реализации белок I2S присутствует в концентрации из диапазона примерно 1-300 мг/мл (например, 1-250 мг/мл, 1-200 мг/мл, 1-150 мг/мл, 1-100 мг/мл или 1-50 мг/мл). В некоторых вариантах реализации белок I2S присутствует в концентрации, равной или до концентрации, выбранной из 2 мг/мл, 3 мг/мл, 4 мг/мл, 5 мг/мл, 10 мг/мл, 15 мг/мл, 20 мг/мл, 25 мг/мл, 30 мг/мл, 35 мг/мл, 40 мг/мл, 45 мг/мл, 50 мг/мл, 60 мг/мл, 70 мг/мл, 80 мг/мл, 90 мг/мл, 100 мг/мл, 150 мг/мл, 200 мг/мл, 250 мг/мл или 300 мг/мл.
[0014] В различных вариантах реализации настоящее изобретение включает стабильный состав согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе, где белок I2S содержит аминокислотную последовательность SEQ ID NO:1. В некоторых вариантах реализации белок I2S состоит из аминокислотной последовательности, по меньшей мере на 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% или 98% идентичной SEQ ID №:1. В некоторых вариантах реализации стабильный состав согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе, включает соль. В некоторых вариантах реализации соль представляет собой NaCl. В некоторых вариантах реализации NaCl присутствует в концентрации из диапазона примерно 0-300 мМ (например, 0-250 мМ, 0-200 мМ, 0-150 мМ, 0-100 мМ, 0-75 мМ, 0-50 мМ или 0-30 мМ). В некоторых вариантах реализации NaCl присутствует в концентрации из диапазона примерно 137-154 мМ. В некоторых вариантах реализации NaCl присутствует в концентрации примерно 154 мМ.
[0015] В различных вариантах реализации настоящее изобретение включает стабильный состав согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе, где полисорбатное поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из полисорбата 20, полисорбата 40, полисорбата 60, полисорбата 80 и их комбинации. В некоторых вариантах реализации поверхностно-активное вещество представляет собой полисорбат 20. В некоторых вариантах реализации полисорбат 20 присутствует в концентрации из диапазона примерно 0-0,02%. В некоторых вариантах реализации полисорбат 20 присутствует в концентрации примерно 0,005%.
[0016] В различных вариантах реализации настоящее изобретение включает стабильный состав согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе, где указанный состав дополнительно включает буферный агент. В некоторых вариантах реализации буферный агент выбирают из группы, состоящей из фосфата, ацетата, гистидина, сукцината, триса и их комбинаций. В некоторых вариантах реализации буферный агент представляет собой фосфат. В некоторых вариантах реализации фосфат присутствует в концентрации не более 50 мМ (например, не более 45 мМ, 40 мМ, 35 мМ, 30 мМ, 25 мМ, 20 мМ, 15 мМ, 10 мМ или 5 мМ). В некоторых вариантах реализации фосфат присутствует в концентрации не более 20 мМ. В различных аспектах изобретение включает стабильный состав согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе, причем состав имеет рН примерно 3-8 (например, примерно 4-7,5, 5-8, 5-7,5, 5-6,5, 5-7,0, 5,5-8,0, 5,5-7,7, 5,5-6,5, 6-7,5 или 6-7,0). В некоторых вариантах реализации состав имеет рН примерно 5,5-6,5 (например, 5,5, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4 или 6,5). В некоторых вариантах реализации состав имеет рН примерно 6,0.
[0017] В различных вариантах реализации настоящее изобретение включает стабильные составы согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе, где указанный состав представляет собой жидкий состав. В различных вариантах реализации настоящее изобретение включает стабильный состав согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе, где указанный состав приготовлен в форме лиофилизированного сухого порошка.
[0018] В некоторых вариантах реализации настоящее изобретение включает стабильный состав для интратекального введения, содержащий белок идуронат-2-сульфатазы (I2S) в концентрации из диапазона примерно 1-300 мг/мл, NaCl в концентрации примерно 154 мМ, полисорбат 20 в концентрации примерно 0,005% и имеющий рН примерно 6,0. В некоторых вариантах реализации белок I2S присутствует в концентрации примерно 10 мг/мл. В некоторых вариантах реализации белок I2S присутствует в концентрации примерно 30 мг/мл, 40 мг/мл, 50 мг/мл, 75 мг/мл, 100 мг/мл, 150 мг/мл, 200 мг/мл, 250 мг/мл или 300 мг/мл.
[0019] В различных аспектах настоящее изобретение включает контейнер, содержащий лекарственную форму для однократного введения стабильного состава согласно различным вариантам реализации, описанным в настоящем документе. В некоторых вариантах реализации контейнер выбран из ампулы, флакона, бутылки, картриджа, резервуара, шприца "lyo-ject" или предварительно заполненного шприца. В некоторых вариантах реализации контейнер представляет собой предварительно заполненный шприц. В некоторых вариантах реализации предварительно заполненный шприц выбирают из шприца из боросиликатного стекла с термически обработанным силиконовым покрытием, шприца из боросиликатного стекла с напыленным слоем силикона или пластикового шприца без силикона. В некоторых вариантах реализации стабильный состав присутствует в объеме менее чем примерно 50 мл (например, менее чем примерно 45 мл, 40 мл, 35 мл, 30 мл, 25 мл, 20 мл, 15 мл, 10 мл, 5 мл, 4 мл, 3 мл, 2,5 мл, 2,0 мл, 1,5 мл, 1,0 мл или 0,5 мл). В некоторых вариантах реализации стабильный состав присутствует в объеме менее чем примерно 3,0 мл.
[0020] В различных аспектах настоящее изобретение включает способы лечения синдрома Хантера, включающие стадию интратекального введения субъекту, нуждающемуся в лечении, состава согласно любому из вариантов реализации, описанных в настоящем документе.
[0021] В некоторых вариантах реализации настоящее изобретение включает способ лечения синдрома Хантера, включающий стадию интратекального введения субъекту, нуждающемуся в лечении, состава, включающего белок идуронат-2-сульфатазы (I2S) в концентрации из диапазона примерно 1-300 мг/мл, NaCl в концентрации примерно 154 мМ, полисорбат 20 в концентрации примерно 0,005% и имеющий рН примерно 6.
[0022] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение композиции не приводит к существенному негативному эффекту (например, тяжелой иммунного ответа) у субъекта. В некоторых вариантах реализации интратекальное введение не приводит к существенному адаптивному иммунному ответу, опосредованному Т-клетками, у субъекта.
[0023] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава приводит к доставке белка I2S в различные ткани-мишени головного мозга, спинного мозга и/или периферических органов. В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава приводит к доставке белка I2S в ткани-мишени головного мозга. В некоторых вариантах реализации ткани-мишени головного мозга включают белое вещество и/или нейроны в сером веществе. В некоторых вариантах реализации белок I2S доставляют в нейроны, глиальные клетки, периваскулярные клетки и/или менингеальные клетки. В некоторых вариантах реализации белок I2S доставляют затем в нейроны в спинном мозге.
[0024] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава дополнительно обеспечивает системную доставку белка I2S в периферические ткани-мишени. В некоторых вариантах реализации периферические ткани-мишени выбраны из печени, почек, селезенки и/или сердца.
[0025] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава вызывает клеточную лизосомную локализацию в тканях-мишенях мозга, нейронах спинного мозга и/или периферических тканях-мишенях. В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава вызывает снижение накопления глюкозоаминогликанов (ГАГ) в тканях-мишенях мозга, нейронах спинного мозга и/или периферических тканях-мишенях. В некоторых вариантах реализации накопление ГАГ снижается по меньшей мере на 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, в 1 раз, в 1,5 раза или в 2 раза по сравнению с контролем (например, накоплением ГАГ в организме субъекта до лечения). В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава приводит к пониженной вакуолизации в нейронах (например, по меньшей мере на 20%, 40%, 50%, 60%, 80%, 90%, в 1 раз, в 1,5 раза или в 2 раза по сравнению с контролем). В некоторых вариантах реализации нейроны включают клетки Пуркинье.
[0026] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава вызывает повышение ферментативной активности I2S в тканях-мишенях мозга, нейронах спинного мозга и/или периферических тканях-мишенях. В некоторых вариантах реализации ферментативная активность I2S повышается по меньшей мере в 1 раз, в 2 раза, в 3 раза, в 4 раза, в 5 раз, в 6 раз, в 7 раз, в 8 раз, в 9 раз или в 10 раз, по сравнению с контролем (например, эндогенной ферментативной активностью в организме субъекта до лечения). В некоторых вариантах реализации повышенная ферментативная активность I2S составляет по меньшей мере примерно 10 нмоль/ч/мг, 20 нмоль/ч/мг, 40 нмоль/ч/мг, 50 нмоль/ч/мг, 60 нмоль/ч/мг, 70 нмоль/ч/мг, 80 нмоль/ч/мг, 90 нмоль/ч/мг, 100 нмоль/ч/мг, 150 нмоль/ч/мг, 200 нмоль/ч/мг, 250 нмоль/ч/мг, 300 нмоль/ч/мг, 350 нмоль/ч/мг, 400 нмоль/ч/мг, 450 нмоль/ч/мг, 500 нмоль/ч/мг, 550 нмоль/ч/мг или 600 нмоль/ч/мг.
[0027] В некоторых вариантах реализации ферментативная активность I2S повышается в поясничном отделе. В некоторых вариантах реализации повышенная ферментативная активность I2S в поясничном отделе составляет по меньшей мере примерно 2000 нмоль/ч/мг, 3000 нмоль/ч/мг, 4000 нмоль/ч/мг, 5000 нмоль/ч/мг, 6000 нмоль/ч/мг, 7000 нмоль/ч/мг, 8000 нмоль/ч/мг, 9000 нмоль/ч/мг или 10000 нмоль/ч/мг.
[0028] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение состава приводит к пониженной интенсивности, тяжести или частоте или задержке начала по меньшей мере одного симптома или признака синдрома Хантера. В некоторых вариантах реализации по меньшей мере один симптом или признак синдрома Хантера представляет собой когнитивное нарушение (нарушение познавательной функции); повреждение белого вещества; расширение периваскулярного пространства в паренхиме головного мозга, ганглиев, мозолистого тела и/или ствола мозга; атрофию; и/или вентрикуломегалию.
[0029] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют один раз в две недели. В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют один раз в месяц. В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют один раз в два месяца. В некоторых вариантах реализации интервал введения составляет два раза в месяц. В некоторых вариантах реализации интервал введения составляет один раз в неделю. В некоторых вариантах реализации интервал введения составляет два или несколько раз в неделю. В некоторых вариантах реализации введение является непрерывным, например, посредством продолжительной перфузии с использованием насоса. В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют в сочетании с внутривенным введением. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение осуществляют не чаще одного раза в неделю. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение осуществляют не чаще одного раза в две недели. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение осуществляют не чаще одного раза в месяц. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение осуществляют не чаще одного раза в два месяца. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение осуществляют чаще одного раза в месяц, например, два раза в неделю, еженедельно, через неделю или два раза в месяц.
[0030] В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введение осуществляют в один и тот же день. В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введение не осуществляют в течение некоторого периода времени между введениями, например, в пределах по меньшей мере 2 дней, в пределах по меньшей мере 3 дней, в пределах по меньшей мере 4 дней, в пределах по меньшей мере 5 дней, в пределах по меньшей мере 6 дней, в пределах по меньшей мере 7 дней или, по меньшей мере в пределах по меньшей мере одной недели. В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введение осуществляют по переменному графику, например, переменное введение еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячно. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение заменяют интратекальным введением с графиком введений, например, при графике внутривенного введения еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячно, каждое третье или четвертое, или пятое введение в этом графике может быть заменено на интратекальное введение вместо внутривенного введения.
[0031] В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введения осуществляют последовательно, например, сначала осуществляют внутривенное введение (например, еженедельное, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячное, дозирование в течение двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более) с последующим интратекальным введением (например, еженедельное, раз в две недели, два раза в месяц, или ежемесячное дозирование в течение более двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более). В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют первым (например, еженедельное раз в две недели, два раза в месяц, ежемесячное, раз в два месяца, раз в три месяца дозирование в течение двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более) с последующим внутривенным введением (например, еженедельное, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячное дозирование в течение более двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более).
[0032] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют в отсутствие внутривенного введения.
[0033] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют в отсутствие сопутствующей иммуносуппрессорной терапии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0034] Чертежи приведены только для целей иллюстрации, а не для ограничения.
[0035] Фигура 1 представляет собой показательную иллюстрацию, демонстрирующую ИТ-доставленную I2S, выявленную в нейронах (стрелки) коры большого мозга и мозжечка, включая I2S в слое менингеальных клеток, покрывающих поверхность мозга (стрелки), после интратекальный инъекций 3 доз I2S. ИГХ окрашивание I2S после 2 доз, введенных в мозг, было слабее (фото не показано). Не наблюдали I2S-положительного окрашивания для какого-либо из типов клеток головного мозга контрольных животных, которым вводили наполнитель. Увеличение 40Х.
[0036] Фигура 2 представляет собой показательную иллюстрацию, демонстрирующую обратное развитие патологии в головном мозге мышей с нокаутом I2S (IKO) после интратекально-поясничной инъекции I2S. Окрашенные Г/Э ткани мозга демонстрируют многочисленные клеточные вакуоли (стрелки) у контрольных животных, которым вводили наполнитель. Клеточная вакуолизация уменьшена по всему мозгу после 2 доз (фото не показано) и 3 доз, инъецированных мышам. Заметное снижение было обнаружено после инъекции 3 дозы. Увеличение 40Х.
[0037] Фигура 3 представляет собой показательную иллюстрацию, демонстрирующую иммуногистохимическое окрашивание LAMP-1, где отмечено существенное снижение лизосомной активности в мозге после 2 доз (фото не показано) и 3 доз лечения I2S по сравнению с контрольными животными, которым вводили наполнитель. Такое снижение характеризовалось уменьшением количества LAMP-1 положительных клеток и небольшой интенсивностью окрашивания во всех исследованных областях мозга. УВЕЛИЧЕНИЕ 40Х.
[0038] Фигура 4 представляет собой показательную иллюстрацию, демонстрирующую морфометрические результаты сравнения средних значений LAMP-1-положительной области среди мышей дикого типа (WT), контрольных мышей, получавших наполнитель, и мышей, которым вводили I2S (2 и 3 дозы), в коре головного мозга (Кора), хвостатом ядре (ХЯ), таламусе (Т), белом веществе (БВ) и мозжечке (М), подтверждающие уменьшение LAMP-1-положительного окрашивания во всех оцененных областях мозга. Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение # Р<0,05; * Р<0,01; ** Р<0,001.
[0039] На Фигуре 5 приведены показательные электронные микрофотографии клеток головного мозга, показывающие улучшения патологии на ультраструктурном уровне. Нейроны мышей, которым вводили наполнитель, имели пластинчатые включения, структуру типа «зеброидных телец» и вакуоли, содержащие отложение в форме гранул (вставка), которых было меньше у мышей, которым инъецировали I2S. Олитодендроциты получавших наполнитель мышей показывали большие электронно-просвечивающие запасающие вакуоли (стрелка), в то время как олигодендроциты мышей, которым инъецировали I2S, имели минимальную вакуолизацию. Шкала: в нейронах, 2 мкм; в олигодендроцитах 500 нм.
[0040] На Фигуре 6 приведены показательные иммуногистохимические результаты, демонстрирующие I2S, обнаруженную в синусоидальных клетках печени после интратекальной инъекции 3 доз I2S. 2S ИГХ-окрашивание после 2 доз, введенных в печень, было слабее (фото не показано). I2S-положительное окрашивание в печени получавших наполнитель контрольных животных отсутствовало. Увеличение 40Х.
[0041] На Фигуре 7 приведена типичная ткань печени. Интенсивная клеточная вакуолизация и аномально высокая лизосомная активность показана с использованием Г/Э окрашивания, и интенсивное иммуноокрашивание LAMP-1 было обнаружено у получавших наполнитель контрольных животных, по сравнению с WT. Заметное ослабление клеточной вакуолизации и иммуноокрашивания LAMP-1 было обнаружено после интратекального введения 3 и 2 (фото не показано) доз I2S. Окрашивание с использованием Г/Э, выявившее внутрицитоплазматическую вакуолизацию, почти полностью исчезало, при этом наблюдалась практически нормальная структура клеток печени. Окрашивание Г/Э, увеличение 40Х; окрашивание LAMP-1, увеличение 20Х.
[0042] Фигуры 8А-F иллюстрируют показательные данные по сравнению агрегации составов на основе хлорида натрия и фосфата с помощью эксклюзионной ВЭЖХ (все растворы включали 0,01% полисорбата 20): 1 месяц при ≤ -65°С и 40°С.
[0043] Фигуры 9A-F иллюстрирует показательные данные по сравнению агрегации составов на основе хлорида натрия и фосфата с помощью эксклюзионной ВЭЖХ (все растворы включали 0,01% полисорбата 20): 6 месяцев при ≤ -65°С и 25°С.
[0044] Фигуры 10А-F иллюстрируют показательные данные по сравнению агрегации составов на основе хлорида натрия и фосфата с помощью эксклюзионной ВЭЖХ (все растворы включали 0,01% полисорбата 20): 24 месяца при ≤ -65°С и 2-8°С.
[0045] Фигура 11A-F иллюстрирует показательные данные по сравнению зарядов составов на основе хлорида натрия и фосфата с помощью сильной анионообменной ВЭЖХ (все растворы включали 0,01% полисорбата 20): исходный уровень по сравнению с 1 месяцем при 40°С.
[0046] Фигура 12A-F иллюстрирует показательные данные по сравнению зарядов составов на основе хлорида натрия и фосфата с помощью сильной анионообменной ВЭЖХ (все растворы включали 0,01% полисорбата 20): исходный уровень по сравнению с 6 месяцами при 25°С.
[0047] Фигура 13A-F иллюстрирует показательные данные по сравнению зарядов составов на основе хлорида натрия и фосфата с помощью сильной анионообменной ВЭЖХ (все растворы включали 0,01% полисорбата 20): исходный уровень по сравнению с 24 месяцами при 2-8°С.
[0048] Фигура 14 иллюстрирует показательные данные по сравнению электрофореза в ДСН-ПААГ с окрашиванием Кумасси для составов на основе хлорида натрия и фосфата (все растворы включали 0,01% полисорбата 20) на исходном уровне и через 1 месяц при 40°С.
[0049] Фигуры 15А и В иллюстрируют показательные данные по сравнению электрофореза в ДСН-ПААГ с окрашиванием Кумасси для составов на основе хлорида натрия и фосфата (все растворы включали 0,01% полисорбата 20) через 6 месяцев при 25°С и через 16 месяцев при 2-8°С.
[0050] На Фигуре 16 приведены примеры тканей, представляющие головной мозг животных группы, получавшей дозу 3 мг. I2S-положительное окрашивание в менингеальных клетках. Увеличение 4Х.
[0051] На Фигуре 17 приведены примеры тканей, представляющие головной мозг животных группы, получавшей дозу 30 мг. I2S-положительное окрашивание в нейронах и менингеальных клетках. Увеличение 4Х.
[0052] На Фигуре 18 приведены примеры тканей, представляющие головной мозг животных группы, получавшей дозу 100 мг. I2S-положительное окрашивание в нейронах и менингеальных клетках было сильнее, чем в случае мышей, получавших дозу 3 и 30 мг. Увеличение 4Х.
[0053] На Фигуре 19 приведены примеры тканей, представляющие головной мозг животных группы, получавшей дозу 150 мг. Отмечена обширная популяция I2S-положительных нейронов среди сильно положительных менингеальных клеток.
[0054] На Фигуре 20 приведены примеры тканей, демонстрирующие I2S-положительные нейроны и глиальные клетки, а также менингеальные клетки внутри I слоя головного мозга у животных группы, получавшей дозу 30 мг. Увеличение 40Х.
[0055] На Фигуре 21 приведены примеры тканей, демонстрирующие I2S-положительные нейроны и глиальные клетки, а также периваскулярные клетки внутри III слоя головного мозга у животных группы, получавшей дозу 30 мг. Увеличение 40Х.
[0056] На Фигуре 22 приведены примеры тканей, демонстрирующие I2S-положительные нейроны и глиальные клетки внутри VI слоя головного мозга, прилегающие к белому веществу, у животных группы, получавшей дозу 30 мг. Увеличение 40Х.
[0057] На Фигуре 23 приведены примеры тканей, демонстрирующие сильное I2S-положительное окрашивание нейронов (головной мозг) у животных группы, получавшей дозу 150 мг. Увеличение 100Х.
[0058] На Фигуре 24 приведены примеры тканей, демонстрирующие I2S-иммуноокрашивание шейного отдела спинного мозга у животных группы, получавшей дозу 150 мг. Увеличение 4Х.
[0059] На Фигуре 25 приведены примеры тканей, демонстрирующие сильное I2S-иммуноокрашивание поясничного отдела спинного мозга у животных группы, получавшей дозу 150 мг. Увеличение 4Х.
[0060] На Фигуре 26 приведены примеры тканей, демонстрирующие сильное I2S-положительное иммуноокрашивание менингеальных клеток, глиальных клеток и эпи/пери/эндоневрия (соединительные клетки) в поясничном отделе у животных группы, получавшей дозу 150 мг. Увеличение 40Х.
[0061] Фигура 27: Нейроны в поясничном отделе спинного мозга в группе животных, получавшей дозу 150 мг, были в значительной степени I2S-положительными. Увеличение 40Х.
[0062] На Фигуре 28 приведены показательные результаты для печени в группе животных, получавшей дозу 3 мг. Только синусоидальные клетки были I2S-положительными. Увеличение 40Х.
[0063] На Фигуре 29 приведены показательные результаты для печени в группе животных, получавшей дозу 30 мг. I2S-положительными были синусоидальные клетки и гепатоциты. Увеличение 40Х.
[0064] На Фигуре 30 приведены показательные результаты для печени в группе животных, получавшей дозу 100 мг. I2S-иммуноокрашивание было усилено в синусоидальных клетках и гепатоцитах. Увеличение 40Х.
[0065] На Фигуре 31 приведены показательные результаты для печени в группе животных, получавшей дозу 150 мг. Сильное I2S-положительное окрашивание обнаружено в синусоидальных клетках и гепатоцитах. Увеличение 40Х.
[0066] На Фигуре 32 приведены показательные результаты для сердца в группе животных, получавшей дозу 3 мг. I2S-иммуноокрашивание было отрицательным. Увеличение 40Х.
[0067] На Фигуре 33 приведены показательные результаты для сердца в группе животных, получавшей дозу 30 мг. Интерстициальные клетки были I2S-положительными. Увеличение 40Х.
[0068] На Фигуре 34 приведены показательные результаты для сердца в группе животных, получавшей дозу 100 мг. I2S-положительное окрашивание интерстициальных клеток. Увеличение 40Х.
[0069] На Фигуре 35 приведены показательные результаты для сердца в группе животных, получавшей дозу 150 мг. Значительное I2S-положительное окрашивание интерстициальных клеток. Увеличение 40Х.
[0070] На Фигуре 36 приведены показательные результаты для почки в группе животных, получавшей дозу 3 мг. I2S-иммуноокрашивание было отрицательным. Увеличение 40Х.
[0071] На Фигуре 37 приведены показательные результаты для почки в группе животных, получавшей дозу 30 мг. I2S-положительными были клубочковые и интерстициальные клетки.
[0072] На Фигуре 38 приведены показательные результаты для почки в группе животных, получавшей дозу 100 мг. Усиление I2S-окрашивания клубочковых и интерстициальных клеток. Увеличение 40Х.
[0073] На Фигуре 39 приведены показательные результаты для почки в группе животных, получавшей дозу 150 мг. I2S-положительное окрашивание проксимальных канальцевых, клубочковых и интерстициальных клеток. Увеличение 40Х.
[0074] На Фигурах 40a-40f приведены результаты иммуногистохимических (ИГХ) исследований по оценки тканей ЦНС яванских макаков, которым вводили еженедельно дозы идуронат-2-сульфатазы (I2S). Как было показано методами ИГХ, обширные клеточные отложения I2S встречались во всей ЦНС. В сером веществе I2S определялась в нейронах больших полушарий, мозжечка, ствола мозга и спинного мозга у всех групп с зависимостью от дозы. В поверхностном сером веществе групп, получавших более высокие дозы, большое число нейронов в поверхностной коре демонстрировали положительное I2S-окрашивание (Фигура 40a). I2S также определялась в нейронах таламуса (Фигура 40b), гиппокампа (Фигура 40c), хвостатого ядра (Фигура 40d) и спинного мозга (Фигура 40e). Менингеальные и периваскулярные клетки были также I2S-положительно окрашены (Фигура 40f). Указанная шкала соответствует 25 мкм.
[0075] На Фигуре 41 приведено графическое сравнение клиренса идуронат-2-сульфатазы (I2S) в краниальном и спинальном пулах на основании графика зависимости количества I2S в таких пулах от времени после введения.
[0076] На Фигуре 42 показано дозозависимое накопление в сером веществе у приматов, отличных от человека, которым интратекально вводили идуронат-2-сульфатазу (I2S) в течение шести месяцев. Показанная интенсивность окрашивания соответствует накоплению идуронат-2-сульфатазы в таламусе. На настоящей Фигуре 42 ядра контрастированы с использованием DAPI и выглядят синими, а белок (I2S) выглядит зеленым.
[0077] На Фигуре 43 показано дозозависимое накопление введенной интратекально идуронат-2-сульфатазы (I2S) приматам, отличным от человека, после однократной инъекции и после нескольких инъекций в течение шести месяцев. Показанная интенсивность окрашивания соответствует накоплению белка I2S в коре головного мозга.
[0078] На Фигурах 44А-44В показана клеточная локализация идуронат-2-сульфатазы (I2S) в головном мозге примата, не являющегося человеком. На Фигуре 44А представлен поперечный срез тканей головного мозга, извлеченных из головного мозга примата, не являющегося человеком, а на Фигуре 44В показано, что отдельные области отделов, соответствующих трем областям тканей белого вещества (обозначенных БВ1, БВ2 и БВ3), белого вещества вблизи желудочка (ЖБВ) и поверхностного серого вещества (ПСВ) разреза, идентифицированного на Фигуре 44А.
[0079] Фигуры 45А-45D иллюстрируют поглощение нейронами и олигодендроцитами и ассоциацию аксонов у приматов, не являющихся человеком, при интратекальном введении идуронат-2-сульфатазы (I2S) после ежемесячных инъекций на протяжении шестимесячного периода. В частности, Фигура 45А, Фигура 45В Фигура 45С и Фигура 45D иллюстрируют окрашенные волокна в тканях головного мозга приматов, не являющихся человеком, которым интратекально вводили идуронат-2-сульфатазу (I2S) и, соответственно, соотносящиеся с тремя областями белого вещества (БВ1, БВ2 и БВ3) и областями поверхности серого вещества, определенными на Фигуре 44В. Фигура 45А иллюстрирует поглощение олигодендроцитами I2S, интратекально введенной в ткани белого вещества. На Фигуре 45В и Фигуре 45С показано поглощение олигодендроцитами и ассоциация аксонами интратекально введенной I2S в тканях белого вещества БВ2 и БВ3, соответственно. На Фигуре 45D показано поглощение интратекально введенной I2S нейронами в тканях на поверхности серого вещества (ПСВ).
[0080] На Фигуре 46 показана клеточная идентификация идуронат-2-сульфатазы в белом веществе вблизи желудочка (ЖБВ) у приматов, отличных от человека. Как показано на объединенном изображении, идуронат-2-сульфатаза не связана с миелином (показан красным). На настоящей Фигуре 46 ядра контрастированы с использованием DAPI (снизу слева), белок (I2S) проявляется сверху слева.
[0081] На Фигуре 47 показано окрашивание в тканях здоровых собак породы бигль, которым интрацеребровентрикулярно (ИЦВ) или интратекально (ИТ) вводили однократную инъекцию идуронат-2-сульфатазы (I2S). Как показано на Фигурах 47a-47h, I2S была широко распределена по всему серому веществу в обоих случаях, как у ИТ, так и у ИЦВ групп, что было определено с использованием иммуногистохимии (ИГХ). Фигуры 47a и 47b показывают, что в коре головного мозга нейроны I2S-положительно окрашены во всех шести нейронных слоях, от поверхностного молекулярного слоя до глубокого внутреннего слоя в обеих группах: ИТ и ИЦВ. Фигуры 47c и 47d иллюстрируют, что в коре мозжечка групп ИТ и ИЦВ I2S выявлена в нейронах, включая клетки Пуркинье. Аналогично, Фигуры 47e и 47f демонстрируют, что в обеих группах с ИТ и ИЦВ введением большие популяции нейронов в гиппокампе были I2S-положительно окрашены. Наконец, изображения g и h показывают, что I2S-положительные нейроны были также найдены в таламусе и хвостатом ядре как в ИТ, так и в ИЦВ группе. На настоящей Фигуре 47 I2S-окрашивание показано стрелками.
[0082] На Фигуре 48 приведена сравнительная иллюстрация ткани мозолистого тела мышей с нокаутом идуронат-2-сульфатазы (IKO), которые относятся к контрольной группе (без обработки), либо получавшим I2S интратекально (сокращение V = вакуоль). Как можно увидеть на изображении, у мышей IKO, получавших 2S, наблюдалось снижение клеточной вакуолизации, характерной чертой некоторых лизосомных болезней накопления, в мозолистом теле и сводом тканей I2S-обработанных мышей.
[0083] Фигура 49А иллюстрирует заметное снижение в присутствии лизосомного связанного с мембраной белка 1 (LAMP-1) патологического маркера лизосомных болезней в тканях на поверхности коры мозга обработанных мышей IKO (Фигура 49А) по сравнению с необработанными контрольными мышами IKO (Фигура 49В) при 20Х и 40Х увеличении.
[0084] На Фигуре 50 показан пример устройства интратекальной доставки лекарственных средств (УИДЛС).

[0085] На Фигуре 51 показан пример низкопрофильной интратекально имплантируемой системы доступа PORT-A-CATH.
[0086] На Фигуре 52 показан пример устройства интратекальной доставки лекарственных средств (УИДЛС).
[0087] На Фигуре 53 показан пример устройства интратекальной доставки лекарственных средств (УИДЛС), которое позволяет вводить в домашних условиях ферменты в ЦНС при фермент-заместительной терапии (ЗФТ).
[0088] Фигура 54 иллюстрирует типичное влияние на вакуолизацию после однократной внутримозговой инъекции идурсульфазы в нейроны (клетки Пуркинье).
[0089] Фигура 55 иллюстрирует пример активности I2S в головном мозге в зависимости от дозы и области.
[0090] Фигура 56 иллюстрирует пример данных по иммуноги стохимической локализации идурсульфазы в различных уровнях коры головного мозга.
[0091] Фигура 57 иллюстрирует пример активности I2S в спинном мозге обезьяны после интратекального введения идурсульфазы.
[0092] Фигура 58 иллюстрирует пример активности I2S в печени, сердце и почках обезьяны после интратекального введения идурсульфазы.
[0093] На Фигуре 59 показана типичная схема программы испытаний с эскалацией дозы Hunter-IT.
[0094] Фигура 60 иллюстрирует пример измерения концентрации I2S в различных срезах тканей мозга после 30 мг дозы. Различные кривые соответствуют разному времени измерения.
[0095] Фигура 61 иллюстрирует пример измерения концентрации I2S после длительного введения с использованием разных путей введения и различных концентраций продукта.
124
[0096] Фигура 62 представляет собой типичное PET изображение I-меченной идурсульфазы-ИТ в яванских макаках при t=5 часов после IV, IT-L или ICV введения.
[0097] На Фигуре 63 представлена типичная схема устройства для интратекальной доставки лекарственных средств УИДЛС.
[0098] На Фигуре 64 показаны различные элементы УИЛДС в организме субъекта (Фигура 64А) и на плоской поверхности (Фигура 64В).
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
[0099] Для облегчения понимания настоящего изобретения ниже даны определения некоторых терминов. Дополнительные определения следующих терминов и другие термины приведены в тексте описания.
[0100] Приблизительно или примерно: В настоящем документе термин "приблизительно" или "примерно" используется для одного или более значений, представляющих интерес, относящихся к значению, близкому к установленному стандартному значению. В некоторых вариантах реализации термин термин "приблизительно" или "примерно" относится к диапазону значений, находящихся в пределах 25%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1% или менее в обе стороны (большую или меньшую) от установленного стандартного значения, если не указано иное или если иное не очевидно из контекста (за исключением случаев, когда число будет превышать 100% от возможного значения).
[0101] Улучшение: В настоящей заявке "улучшение" означает предотвращение, сокращение или временное облегчение состояния, или улучшение состояния субъекта. Улучшение включает, но не обязательно, полное восстановление или полное предотвращение болезненного состояния. В некоторых вариантах реализации улучшение включает повышение уровней соответствующего белка или его активности, которые являются недостаточными в соответствующих больных тканях.
[0102] Биологически активный: В настоящей заявке выражение "биологически активный" относится к характеристике любого агента, который обладает активностью в биологической системе и, в частности, в организме. Например, агент, который при введении в организм демонстрирует биологическое влияние на организм, считается биологически активным. В конкретных вариантах реализации, в случаях, когда белок или полипептид является биологически активными, ту часть белка или полипептида, которая обладает по меньшей мере одним видом биологической активности белка или полипептида, как правило, называют "биологически активной" частью.
[0103] Наполнитель: В настоящей заявке термин "наполнитель" относится к соединению, которое добавляет массу лиофилизированной смеси и вносит вклад в физическую структуру лиофилизированной таблетки (например, облегчает производство по существу однородной лиофилизированной таблетки, поддерживающей структуру с открытыми порами). Примеры таких наполнителей включают маннит, глицин, хлорид натрия, гидроксиэтилкрахмал, лактозу, сахарозу, трегалозу, полиэтиленгликоль и декстран.
[0104] Катион-независимый рецептор маннозо-6-фосфата (CI-MPR): В настоящей заявке термин "Катион-независимый рецептор маннозо-6-фосфата (CI-MRP)" относится к клеточным рецепторам, которые связывают фрагменты маннозо-6-фосфата на предшественниках кислых гидролаз в аппарате Гольджи, предназначенных для транспорта в лизосомы. В дополнение к маннозо-6-фосфатам, CI-MRP также связывает другие белки, в том числе IGF-II. CI-MRP также известен как рецептор "M6P/IGF-II", рецептор "CI-MRP/IGF-II", "рецептор IGF-II" или "рецептор IGF2". Эти термины и их сокращения используются в настоящей заявке взаимозаменяемо.
[0105] Сопутствующая иммуносупрессорная терапия: В настоящей заявке термин "сопутствующая иммуносупрессорная терапия" включает любые способы иммуносупрессорной терапии, используемые в качестве предварительного лечения, прекондиционирования или параллельно со способом лечения.
[0106] Разбавитель: В настоящей заявке термин "разбавитель" относится к фармацевтически приемлемому (например, безопасному и нетоксичному для инъекции человеку) растворяющему веществу, применимому для приготовления восстанавливаемого состава. Примеры растворителей включают стерильную воду, бактериостатическую воду для инъекций (БВИ), буферный раствор (например, фосфатно-солевой буфер), стерильный физиологический раствор, раствор Рингера или раствор декстрозы.
[0107] Лекарственная форма: В настоящей заявке термин "лекарственная форма" и "дозированная лекарственная форма" относится к физически дискретной единице терапевтического белка для лечения пациента. Каждая единица содержит некоторое количество активного вещества, рассчитанное для получения желаемого терапевтического эффекта. Следует понимать, однако, что общая доза в композиции будет определена лечащим врачом в рамках обоснованного медицинского заключения.
[0108] 3аместительная ферментная терапия (ЗФТ): В настоящей заявке термин "заместительная ферментная терапия (ЗФТ)" относится к любой терапевтической стратегии, которая корректирует дефицит фермента с использованием доставки недостающего фермента. В некоторых вариантах реализации отсутствующий фермент доставляют путем интратекального введения. В некоторых вариантах реализации отсутствующий фермент доставляют путем инфузии в кровяной поток. После введения фермент поглощается клетками и транспортируется в лизосомы, где фермент действует, удаляя вещества, которые накапливаются в лизосомах в результате ферментной недостаточности. Как правило, заместительная ферментная терапия лизосомальными ферментами является эффективной, терапевтические ферменты доставляются в лизосомы в клетках соответствующих тканей-мишеней, где проявляется дефект накопления.
[0109] Улучшение, увеличение или уменьшение: В настоящей заявке термины "улучшение", "увеличение" или "уменьшение" или их грамматические эквиваленты указывают значения, полученные относительно базовых измерений, например, у того же самого индивида, до начала обработки/лечения, описанного в настоящей заявке, или измеренные у контрольного индивида (или нескольких контрольных индивидов) в отсутствие обработки/лечения, описанного в настоящей заявке. "Контрольные индивиды" представляют собой индивидов, страдающих теми же самыми формами лизосомной болезни накопления, что и индивиды, проходящих лечение, примерно того же возраста как и индивиды, проходящие лечение (для того, чтобы стадии заболевания индивида, проходящего лечение, и контрольного индивида (индивидов) были сопоставимыми).
[0110] Индивид, субъект, пациент: В настоящей заявке термины "индивид", "субъект" или "пациент" относятся к человеку или животному, отличному от человека. Индивид (также упоминаемый как "пациент" или "субъект"), проходящий лечение, представляет собой индивида (плод, младенец, ребенок, подросток или взрослый человек), страдающего рассматриваемым заболеванием.
[0111] Интратекальное введение: В настоящей заявке термин "интратекальное введение" или "интратекальная инъекция" относится к инъекции в спинномозговой канал (интратекальное пространство, окружающее спинной мозг). Могут применяться различные методики, включая, без ограничений, церебровентрикулярные инъекции через трепанационное отверстие или цистерны, или спинномозговую пункцию, или тому подобное. В некоторых вариантах реализации "интратекальное введение" или "интратекальная доставка" в соответствии с настоящим изобретением относится к ИТ введению или доставке через поясничный отдел или область, т.е. поясничному (люмбальному) ИТ введению или доставке. В настоящей заявке термин "поясничный отдел" или "поясничная область" относится к области между третьим и четвертым поясничными (нижняя часть спины) позвонками и, более строго, к отделу позвоночника L2-S1.
[0112] Линкер: В настоящей заявке термин "линкер" относится к аминокислотной последовательности в гибридном белке, помимо той, которая встречается в конкретном положении в природных белках и, как правило, линкер сконструирован таким образом, что он является гибким или представляет собой промежуточную структуру, такую как а-спираль, между двумя частями белка. Линкер также относится к спейсеру.
[0113] Лиопротектор: В настоящей заявке термин "лиопротектор" относится к молекуле, которая предотвращает или уменьшает химическую и/или физическую нестабильность белка или другого вещества при лиофилизации и последующем хранении. Примеры лиопротекторов включают сахара, такие как сахароза или трегалоза; аминокислоты, такие как глутамат натрия или гистидин; метиламины, такие как бетаин; лиотропные соли, такие как сульфат магния; многоатомные спирты, такие как трехатомные или высшие спирты, например, глицерин, эритрит, глицерин, арабит, ксилит, сорбит и маннит, пропиленгликоль, полиэтиленгликоль; плюроники; и их комбинации. В некоторых вариантах реализации лиопротектор представляет собой невосстановленный сахар, такой как трегалоза или сахароза.
[0114] Лизосомалъный фермент: В настоящей заявке термин "лизосомальный фермент" относится к любому ферменту, который является способным уменьшить накопленные соединения в лизосомах животных или который может предотвратить или улучшить один или более симптом лизосомной болезни накопления. Лизосомальные ферменты, пригодные для настоящего изобретения, включают в себя как фермент дикого типа, так с модифицированный лизосомальный фермент, и они могут быть получены с использованием рекомбинантных и синтетических методик или могут быть выделены из природных источников. Примеры лизосомальных ферментов перечислены в Таблице 1.
[0115] Лизосомная ферментная недостаточность: В настоящей заявке термин "лизосомная ферментная недостаточность" относится к группе генетических заболеваний, которые являются результатом недостаточности, по меньшей мере, одного фермента, который является необходимым для разрушения макромолекул (например, ферментных субстратов) до пептидов, аминокислот, моносахаров, нуклеиновых кислот и жирных кислот в лизосомах. В результате у индивидов, страдающие лизосомной ферментной недостаточностью, накапливаются соединения в различных тканях (например, ЦНС, печени, селезенке, кишечнике, стенках кровеносных сосудов и в других органах).
[0116] Лизосомная болезнь накопления: В настоящей заявке термин "лизосомная болезнь накопления" относится к любой болезни в результате недостаточности одного или нескольких лизосомальных ферментов, необходимых для метаболизма природных макромолекул. Эти заболевания, как правило, приводят к накоплению не разрушенных молекул в лизосомах, что приводит к увеличению числа запасных гранул (также называемых запасными пузырьками). Эти заболевания и различные примеры описаны более подробно ниже.
[0117] Полипептид: В настоящей заявке "полипептид", в целом, представляет собой цепочку из по меньшей мере 2 аминокислот, соединенных друг с другом при помощи пептидной связи. В некоторых вариантах реализации полипептид может включать по меньшей мере 3-5 аминокислот, каждая из которых соединена с другими с использованием по меньшей мере одной пептидной связи. Специалистам в данной области известно, что полипептиды могут включать "неприродные" аминокислоты или другие молекулы, которые, тем не менее, способны к интеграции в полипептидную цепь.
[0118] Замещающий фермент: В настоящей заявке термин "замещающий фермент" относится к любому ферменту, который может действовать как замещающий, по меньшей мере, частично, при недостатке или отсутствии фермента при лечении болезни. В некоторых вариантах реализации термин "замещающий фермент" относится к любому ферменту, действие которого может замещать, по меньшей мере частично, недостаток или отсутствие лизосомальных ферментов при лизосомных болезнях накопления, подлежащих лечению. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент позволяет снизить накопление веществ в лизосомах млекопитающих или может предотвратить или улучшить один или несколько симптомов лизосомной болезни накопления. Замещающие ферменты, пригодные для настоящего изобретения, включают в себя оба фермент дикого типа или модифицированный лизосомальный фермент и могут быть получены с использованием рекомбинантных и синтетических способов или выделены из природных источников. Замещающий фермент может быть рекомбинантным, синтетическим, ген-активированным или природным ферментом.
[0119] Растворимый: В настоящей заявке термин "растворимый" относится к способности терапевтического агента образовывать гомогенный раствор. В некоторых вариантах реализации растворимость терапевтического агента в растворе, в который он введен и с использованием которого он транспортируется к участку-мишени (например, к клеткам и тканям головного мозга), является достаточной для доставки терапевтически эффективного количества терапевтического агента к сайту-мишени. Несколько факторов могут повлиять на растворимость терапевтических агентов. Например, факторы, которые могут влиять на растворимость белка, включают ионную силу, аминокислотную последовательность и наличие других сопутствующих совместно солюбилизирующих агентов или солей (например, солей кальция). В некоторых вариантах реализации фармацевтические композиции составлены так, что соли кальция, исключаются из таких композиций. В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты в соответствии с настоящим изобретением являются растворимыми в соответствующей фармацевтической композиции. Следует иметь в виду, что, хотя изотонические растворы, как правило, предпочтительны для парентерального введения составов, применение изотонических растворов может ограничивать адекватную растворимость для некоторых терапевтических агентов и, в частности, некоторых белков и/или ферментов. Было продемонстрировано, что слегка гипертонические растворы (например, до 175 мм хлорида натрия в 5 мМ фосфата натрия при рН 7,0) и сахаросодержащих растворов (например, до 2% сахарозы в 5 мМ фосфата натрия при рН 7,0) хорошо переносятся обезьянами. Например, наиболее распространенной принятой композицией болюсного состава для ЦНС является физиологический раствор (150 мМ NaCl в воде).
[0120] Стабильность: В настоящей заявке, термин "стабильный" относится к возможности терапевтического агента (например, рекомбинантного фермента) поддерживать его терапевтическую эффективность (например, все или большинство видов предполагаемой биологической активности и/или физико-химическую целостность) в течение длительного периода времени. Стабильность терапевтического агента и способность фармацевтической композиции поддерживать стабильность такого терапевтического агента, могут быть оценены в течение длительного периода времени (например, по меньшей мере, в течении 1, 3, 6, 12, 18, 24, 30, 36 месяцев и более). В общем, фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению были составлены таким образом, чтобы они были бы способны стабилизировать, или же замедлять или предотвращать деградацию одного или более терапевтических агентов, составленных с ними (например, рекомбинантных белков). В данном контексте стабильный состав является таким составом, в котором терапевтический агент по существу сохраняет свою физическую и/или химическую целостность и биологическую активность при хранении и при проведении с ним различных операций (например, в ходе замораживания/оттаивания, механического перемешивания и лиофилизации). Стабильность белка может быть оценена на основании образования высокомолекулярных агрегатов, на основании потери ферментативной активности, формирования пептидных фрагментов и по сдвигу профилей заряда.
[0121] Субъект: В настоящей заявке термин "субъект" обозначает любое млекопитающее, включая человека. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения субъект представляет собой взрослого, подростка и младенца. Кроме того, настоящее изобретение предусматривает введение фармацевтической композиции и/или осуществление способов лечения внутриутробно.
[0122] Существенная гомология: В настоящей заявке словосочетание "существенная гомология" относится к сравнению между последовательностями аминокислот или нуклеиновых кислот. Как будет понятно специалистам в данной области, две последовательности обычно считаются "по существу гомологичными", если они содержат гомологичные остатки в соответствующих положениях. Гомологичные остатки могут быть одинаковыми остатками. Кроме того, гомологичные остатки могут быть не идентичными остатками, обладающие адекватно близкими структурными и/или функциональными характеристиками. Например, как хорошо известно специалистам в данной области, некоторые аминокислоты обычно классифицируют как "гидрофобные" или "гидрофильные" аминокислоты, и/или имеющие "полярные" или "неполярные" боковые цепи. Замена одной аминокислоты на другую того же типа часто может считаться "гомологичной" заменой.
[0123] Как хорошо известно в данной области, аминокислотные последовательности или последовательности нуклеиновых кислот могут быть сравнены с использованием любой из множества алгоритмов, в том числе теми, которые доступны среди коммерческих компьютерных программ, таких как BLASTN для нуклеотидных последовательностей и BLASTP, gapped BLAST, и PSI-BLAST для аминокислотных последовательностей. Примеры таких программ описаны в Altschul, et al., Basic local alignment search tool, J. Mol. Biol., 215(3):403-410, 1990; Altschul, et al., Methods in Enzymology; Altschul, et al., "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs", Nucleic Acids Res. 25:3389-3402, 1997; Baxevanis, et al., Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins, Wiley, 1998; и Misener, et al., (eds.), Bioinformatics Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology, Vol.132), Humana Press, 1999. В дополнение к идентификации гомологичных последовательностей, программы, упомянутые выше, как правило, обеспечивают индикацию степени гомологии. В некоторых вариантах реализации две последовательности считаются действительно гомологичными, если по меньшей мере 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более их соответствующих остатков гомологичны соответствующему участку остатков. В некоторых вариантах реализации соответствующий участок является полной последовательностью. В некоторых вариантах реализации соответствующий участок составляет по меньшей мере 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500 или более остатков.
[0124] Существенная идентичность: В настоящей заявке сочетание "существенная идентичность" относится к сравнению последовательностей аминокислот или нуклеиновых кислот. Как будет понятно специалистам в данной области, две последовательности, как правило, считаются "по существу идентичными", если они содержат одинаковые остатки в соответствующих позициях. Как хорошо известно в данной области, аминокислотные или последовательности нуклеиновых кислот могут быть сравнены с использованием любой из множества алгоритмов, в том числе теми, которые доступны среди коммерческих компьютерных программ, таких как BLASTN для нуклеотидных последовательностей и BLASTP, gapped BLAST, и PSI-BLAST для аминокислотных последовательностей. Примеры таких программ описаны в Altschul, et al., Basic local alignment search tool, J. Mol. Biol., 215(3):403-410, 1990; Altschul, et al., Methods in Enzymology; Altschul et al., Nucleic Acids Res. 25:3389-3402, 1997; Baxevanis et al., Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins, Wiley, 1998; и Misener, et al., (eds.), Bioinformatics Methods and Protocols (Methods in Molecular Biology, Vol.132), Humana Press, 1999. В дополнение к определению одинаковых последовательностей, программы, упомянутые выше, как правило, обеспечивают индикацию степени идентичности. В некоторых вариантах реализации две последовательности считаются действительно идентичными, если не менее 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более их соответствующих остатков идентичны соответствующему участку остатков. В некоторых вариантах реализации соответствующий участок является полной последовательностью. В некоторых вариантах реализации соответствующий участок составляет по меньшей мере 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500 или более остатков.
[0125] Синтетическая СМЖ: В настоящей заявке термин "синтетическая СМЖ" относится к раствору, который имеет рН, электролитный состав, содержание глюкозы и осмос в соответствии с таковыми в спинномозговой жидкости. Синтетическую СМЖ также называют искусственной СМЖ. В некоторых вариантах реализации синтетическая СМЖ представляет собой раствор Эллиотта В.
[0126] Подходящий для доставки в ЦНС: В настоящей заявке фраза "подходящий для доставки в ЦНС " или "подходящий для интратекальной доставки" в отношении фармацевтической композиции согласно настоящему изобретению, как правило, относится к стабильности, переносимости и свойствам растворимости таких композиций, а также к способности таких композиций доставлять эффективное количество терапевтического агента, содержащегося в нем, к целевым местам доставки (например, в СМЖ или мозг).
[0127] Ткани-мишени: В настоящей заявке термин "ткани-мишени/целевые ткани" относится к любой ткани, пораженной лизосомной болезнью накопления, которую лечат, или любой ткани, в которой лизосомных фермент, уровень которого понижен, экспрессируется в норме. В некоторых вариантах реализации ткани-мишени включают ткани, в которых обнаружено аномально высокое количество субстрата фермента, например, накопленного в лизосомах клеток ткани, у пациентов, страдающих или предрасположенных к лизосомной болезни накопления. В некоторых вариантах реализации ткани-мишени включают ткани, демонстрирующие патологию, симптом или признак, ассоциированные с такой болезнью. В некоторых вариантах реализации ткани-мишени включают ткани, в которых недостаточный лизосомальный фермент в норме экспрессируется на высоком уровне. В настоящей заявке ткань-мишень может представлять собой ткань-мишень головного мозга, ткань-мишень спинного мозга и/или периферическую ткань-мишень. Примеры тканей-мишеней подробно описаны ниже.
[0128] Терапевтическая группа/фрагмент: В настоящей заявке термин "терапевтическая группа/фрагмент" относится к группе/фрагменту молекулы, которая обуславливает терапевтический эффект молекулы. В некоторых вариантах реализации терапевтическая группа/фрагмент представляет собой полипептид, обладающий терапевтической активностью.
[0129] Терапевтически эффективное количество: В настоящей заявке термин "терапевтически эффективное количество" относится к количеству терапевтического белка (например, замещающего фермента), которое дает терапевтический эффект у прошедшего лечение субъекта, в соответствии с разумным соотношением польза/риск, применимым для любого медицинского лечения. Терапевтический эффект может быть объективным (то есть измеряемым с использованием ряда тестов или с использованием маркера) или субъективным (т.е. сам субъект сообщает об эффекте или ощущает такой эффект). В частности, "терапевтически эффективное количество" относится к количеству терапевтического белка или композиции, которые обеспечивают лечение, улучшение или предотвращение желаемого заболевания или состояния, или демонстрирует заметный терапевтический или профилактический эффект, такой как улучшение симптомов, связанных с болезнью, предотвращение или задержка проявления заболевания и/или уменьшение тяжести или частоты симптомов заболевания. Терапевтически эффективное количество обычно вводят в режиме введения, который может включать многократное введение доз. Для любого конкретного терапевтического белка, терапевтически эффективное количество (и/или соответствующая доза в пределах эффективного режима введения) может варьировать, например, в зависимости от пути введения, комбинации с другими фармацевтическими средствами. Кроме того, конкретное терапевтически эффективное количество (и/или доза) для каждого конкретного пациента может зависеть от различных факторов, в том числе от конкретного нарушения, которое лечат, и тяжести заболевания; активности конкретного применяемого фармацевтического средства; конкретной применяемой фармацевтической композиции, возраста, массы тела, общего состояния здоровья, пола и рациона пациента, времени введения, пути введения и/или скорости выведения или метаболизма конкретного применяемого гибридного белка, продолжительности лечения, и других подобных факторов, хорошо известных специалистам в области медицины.
[0130] Допустимый/переносимый: В настоящей заявке термины "допустимый/переносимый" и "переносимость" относятся к способности фармацевтической композиции согласно настоящему изобретению не вызвать нежелательной реакции у субъекта, которому вводят такую композицию, или, в альтернативном варианте, не вызывать серьезных побочных реакций у субъекта, которому вводят подобную композицию. В некоторых вариантах реализации фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению хорошо переносимы субъектами, которым вводят подобные композиции.
[0131] Лечение: В настоящей заявке термин "лечение " (а также "лечить") относится к любому введению терапевтического белка (например, лизосомального фермента), которое полностью или частично смягчает, улучшает состояние, снимает, тормозит, задерживает наступление, уменьшает тяжесть и/или уменьшает частоту одного или нескольких симптомов или особенностей конкретного заболевания, расстройства и/или условия (например, синдрома Хантера, синдрома Санфилиппо типа В). Такое лечение/обработка может проводиться для субъекта, который не проявляет признаков соответствующего заболевания, расстройства и/или состояния и/или субъекта, который демонстрирует только первые признаки заболевания, расстройства и/или патологического состояния. В качестве альтернативы или дополнения такое лечение может проводиться для субъекта, который обладает одним или более выраженным признаком соответствующего заболевания, расстройства и/или патологического состояния.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0132] Согласно настоящему изобретению предложены, среди прочего, улучшенные способы и композиции для эффективной прямой доставки терапевтических агентов в центральную нервную систему (ЦНС). Как уже говорилось выше, настоящее изобретение основано на неожиданно обнаруженном факте, что замещающий фермент (например, белок I2S) для лизосомной болезни накопления (например, синдрома Хантера) может быть непосредственно введен в спинномозговую жидкость (ликвор) субъекта, нуждающегося в лечении, в высоких концентрациях, не вызывая существенных неблагоприятных эффектов у субъекта. Наиболее удивительно, авторы настоящего изобретения обнаружили, что замещающий фермент может быть доставлен в простом физиологическом растворе или буферной композиции, без применения синтетической СМЖ. Еще более неожиданно то, что интратекальная доставка в соответствии с настоящим изобретением не приводит к существенным побочным эффектам, таким как тяжелый иммунный ответ, у субъекта. Таким образом, в некоторых вариантах реализации интратекальную доставку в соответствии с настоящим изобретением можно применять в отсутствие сопутствующей терапии иммунодепрессантами (например, без индукции иммунной толерантности с использованием предварительной обработки или предварительной подготовки).
[0133] В некоторых вариантах реализации интратекальная доставка в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает эффективную диффузию в различные ткани головного мозга, что приводит к эффективному замещению фермента в различных тканях-мишенях на поверхности головного мозга, в неглубоких и/или глубоких областях головного мозга. В некоторых вариантах реализации интратекальная доставка в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает достаточное количество замещающего фермента, циркулирующего в периферической системе кровообращения. В результате в некоторых случаях интратекальная доставка в соответствии с настоящим изобретением приводит к доставке замещающего фермента в периферические ткани, такие как печень, сердце, селезенку и почки. Этот результат является неожиданным и может быть особенно полезен для лечения лизосомных болезней накопления, затрагивающих как ЦНС, так и периферический компоненты, которые, как правило, требуют как регулярного интратекального введения, так и внутривенного введения. Предполагается, что интратекальная доставка в соответствии с настоящим изобретением может позволить уменьшить дозы и/или частоту внутривенной инъекции без ущерба для терапевтического эффекта при лечении периферических симптомов.
[0134] Согласно настоящему изобретению предложены различные неожиданные и ценные признаки, которые обеспечивают эффективную и удобную доставку замещающего фермента к различным тканям мозга, что приводит к эффективному лечению лизосомных болезней накопления, проявление которых связано с ЦНС.
[0135] Различные аспекты настоящего изобретения подробно описаны в следующих разделах. Использование разделов не предназначено для ограничения настоящего изобретения. Каждый раздел можно применить к любому аспекту настоящего изобретения. В настоящей заявке использование "или" означает "и/или", если не указано иное.
Замещающие ферменты
Белок идуронат-2-сульфатазы (I2S)
[0136] В некоторых вариантах реализации способы и композиции, предложенные в настоящем изобретении, применяют для доставки белка идуронат-2-сульфатазы (I2S) в ЦНС для лечения синдрома Хантера. Подходящий белок I2S может представлять собой любую молекулу или фрагмент молекулы, которая может заменить активность природной идуронат-2-сульфатазы (I2S) или восстановить один или несколько фенотипов или симптомов, ассоциированных с недостаточностью I2S. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для изобретения, представляет собой полипептид, имеющий N-конец и С-конец и аминокислотную последовательность, практически аналогичные или идентичные зрелому белку I2S человека.
[0137] Как правило, белок I2S человека продуцируется в виде предшественника. Предшественник I2S человека содержит сигнальный пептид (аминокислотные остатки 1-25 полноразмерного предшественника), пропептид (аминокислотные остатки 26-33 полноразмерного предшественника) и цепь (остатки 34-550 полноразмерного предшественника), которая может дополнительно подвергаться процессингу с образованием 42-кДа цепи (остатки 34-455 полноразмерного предшественника) и 14-кДа цепи (остатки 446-550 полноразмерного предшественника). Как правило, предшественник также относится к полноразмерному предшественнику или полноразмерному белку I2S, содержащему 550 аминокислот. Аминокислотные последовательности зрелой формы (SEQ ID NO:1) с удаленным сигнальным пептидом и полноразмерного предшественника (SEQ ID NO:2) типичного дикого типа или природного белка I2S человека приведены в Таблице 1.
[0138] Таким образом, в некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, представляет собой зрелый белок I2S человека (SEQ ID NO:1). В некоторых вариантах реализации подходящий замещающий фермент может представлять собой гомолог или аналог зрелого белка I2S человека. Например, гомолог или аналог зрелого белка I2S человека может представлять собой модифицированный зрелый белок I2S человека, содержащий одну или несколько аминокислотных замен, делеций и/или инсерций по сравнению с белком дикого типа или природным белком I2S (например, SEQ ID NO:1), сохраняя при этом существенную часть активности белка I2S. Так, в некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, практически гомологичен зрелому белку I2S человека (SEQ ID NO:1). В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, имеет аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичную SEQ ID NO:1. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, практически идентичен зрелому белку I2S человека (SEQ ID NO:1). В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, имеет аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более идентичную SEQ ID NO:1. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, содержит фрагмент или часть зрелого белка I2S человека.
[0139] В качестве альтернативы замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, представляет собой полноразмерный белок I2S. В некоторых вариантах реализации подходящий замещающий фермент может представлять собой гомолог или аналог полноразмерного белка I2S человека. Например, гомолог или аналог полноразмерного белка I2S человека может представлять собой модифицированный полноразмерный белок I2S человека, содержащий одну или несколько аминокислотных замен, делеций и/или инсерций по сравнению с белком дикого типа или природным полноразмерным белком I2S (например, SEQ ID NO:2), сохраняя при этом существенную часть активности белка I2S. Так, в некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, практически гомологичен полноразмерному белку I2S человека (SEQ ID NO:2). В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, имеет аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более гомологичную SEQ ID NO:2. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, практически идентичен SEQ ID NO:2. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, имеет аминокислотную последовательность, по меньшей мере на 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% или более идентичную SEQ ID NO:2. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, содержит фрагмент или часть полноразмерного белка I2S человека. В настоящей заявке полноразмерный белок I2S обычно содержит последовательность сигнального пептида.
Другие лизосомные болезни накопления и замещающие ферменты
[0140] Ожидается, что способы и композиции согласно настоящему изобретению можно применять для лечения других лизосомных болезней накопления, в частности лизосомных болезней накопления, имеющих этиологию и/или симптомы ЦНС, включая, но не ограничиваясь перечисленными: аспартилглюкозаминурию, болезнь накопления эфиров холестерина, болезнь Вольмана, цистиноз, болезнь Данона, болезнь Фабри, липогранулематоз Фарбера, болезнь Фарбера, фукозидоз, галактазидоз I/II типов, болезнь Гоше I/II/III типа, лейкодистрофию глобоидных клеток, болезнь Краббе, болезнь накопления гликогена II, болезнь Помпе, GM1-ганглиозидоз I/II/III типа, GM2-ганглиозидоз I типа, болезнь Тея-Сакса, GM2-ганглиозидоз II типа, болезнь Сандхоффа, GM2-ганглиозидоз, α-маннозидоз I/II типа, β-маннозидоз, метахроматическую лейкодистрофию, мулипидоз типа I, сиалидоз типа I/II, муколипидоз II/III типа, болезнь клеточных включений, муколипидоз типа IIIC, муколипидоз III типа, мукополисахаридоз I типа, мукополисахаридоз II типа, мукополисахаридоз IIIA типа, синдром Санфилиппо, мукополисахаридоз IIIB типа, мукополисахаридоз IIIC типа, мукополисахаридоз IIID типа, мукополисахаридоз IVA типа, синдром Моркио, мукополисахаридоз IVB типа, мукополисахаридоз VI типа, мукополисахаридоз VII типа, синдром Слая, мукополисахаридоз IX типа, множественный дефицит сульфатазы, нейронный цероидный липофусциноз, болезнь Баттена CLN1, болезнь Баттена CLN2, болезнь Ниманна-Пика типа А/В, болезнь Ниманна-Пика типа С1, болезнь Ниманна-Пика типа С2, пикнодизостоз, болезнь Шиндлера I/II типа, болезнь Гоше и болезнь накопления сиаловых кислот.
[0141] Подробный обзор генетической этиологии, клинических проявлений и молекулярно-биологические механизмы лизосомных болезней накопления, подробно изложен в работе Scriver et al., eds., The Metabolic and Molecular Basis of Inherited Disease, 7.sup.th Ed., Vol. II, McGraw Hill, (1995). Таким образом, ферменты, дефектные при вышеупомянутых заболеваниях, известны специалистам в данной области; некоторые из них приведены в качестве примеров в Таблице 2 ниже:
Таблица 2.
Название болезни
Недостаточность фермента
Накапливаемые вещества
Болезнь Помпа
Кислая α1,4-глюкозидаза
Гликоген-α-1-4-связанные олигосахариды
GM1-ганглиозидоз
β-галактозидаза
Ганглиозиды GM<sub>1</sub>
Болезнь Тея-Сакса
β-гексозаминидаза А
Ганглиозид GM<sub>2</sub>
GM2-ганглиозидоз: вариант АВ
GM<sub>2</sub>-активаторный белок
Ганглиозид GM<sub>2</sub>
Болезнь Сандхоффа
β-гексозаминидаза А и В
Ганглиозид GM<sub>2</sub>
Болезнь Фабри
α-галактозидаза А
Глобозиды
Болезнь Гоше
Глюкоцереброзидаза
Глюкозилцерамид
Метахроматическая лейкодистрофия
Арилсульфатаза А
Сульфатиды
Болезнь Краббе
Галактозилцерамидаза
Галактоцереброзид
Болезнь Ниманна-Пика, типы А и В
Кислая сфингомиелиназа
Сфингомиелин
Болезнь Ниманна-Пика, тип С
Повреждение эстерификации холестерина
Сфингомиелин
Болезнь Ниманна-Пика, тип D
Неизвестно
Сфингомиелин
Болезнь Фарбера
Кислая церамидаза
Церамид
Болезнь Вольмана
Кислая липаза
Эфиры холестерина
Синдром Гурлера (MPS IH)
α-L-идуронидаза
Гепаран- и дерматансульфаты
Синдром Шейе (MPS IS)
α-L-идуронидаза
Гепаран- и дерматансульфаты
Болезнь Гурлера-Шейе (MPS IH/S)
α-L-идуронидаза
Гепаран- и дерматансульфаты
Синдром Хантера (MPS II)
Идуронат сульфатаза
Гепаран- и дерматансульфаты
Синдром Санфилиппо А (MPS IIIA)
Гепаран N-сульфатаза
Гепарансульфат
Синдром Санфилиппо В (MPS IIIB)
α-N-ацетилглюкозаминидаза
Гепарансульфат
Синдром Санфилиппо С (MPS IIIC)
Ацетил-СоА-глюкозаминидацети лтрансфераза
Гепарансульфат
Синдром Санфилиппо D (MPSIIID)
N-ацетилглюкозамин-6-сульфатаза
Гепарансульфат
Синдром Моркио В (MPS IVB)
β-галактозидаза
Кератансульфат
Синдром Марото-Лами (MPS VI)
Арилсульфатаза В
Дерматансульфат
Синдром Слая (MPS VII)
β-глюкуронидаза
α-маннозидоз
α-маннозидаза
Манноза/олигосахариды
β-маннозидоз
β-маннозидаза
Манноза/олигосахариды
Фукозидоз
α-L-фукозидаза
Фукозилолигосахариды
Аспартилглюкозаминурия
N-Аспартил-β-глюкозоаминидаза
Аспартилглюкозамин Аспарагин
Сиалидоз (Муколипидоз I)
α-нейроминидаза
Сиалилолигосахариды
Галактосиалидоз (Синдром Голдберга)
Недостаточность лизосомного защитного белка
Сиалилолигосахариды
Болезни Шиндлера
α-N-Ацетил-Галактозаминидаза
Муколипидоз II (I-клеточная болезнь)
N-ацетилглюкозамин-1-фосфотрансфераза
Гепарансульфат
Муколипидоз III (Псевдо-Хантер полидистрофия)
То же, что и при ML II
Цистиноз
Цистин-транспортный белок
Свободный цистин
Болезнь Салла
Белок для транспорта сиаловой кислоты
Свободная сиаловая кислота и глюкуроновая кислота
Инфантильная болезнь накопления сиаловых кислот
Белок для транспорта сиаловой кислоты
Свободная сиаловая кислота и глюкуроновая кислота
Инфантильный нейронный восковидный липофусциноз
Пальмитоил-белковая тиоэстераза
Липофусцины
Муколипидоз IV
Неизвестно
Ганглиозиды и гиалуроновая кислота
Просапозин
Сапозины А, В, С и D
[0142] Способы согласно настоящему изобретению можно применять для доставки различных других замещающих ферментов. В настоящей заявке замещающие ферменты, подходящие для настоящего изобретения, могут включать любой фермент, который может действовать как замещающий, по меньшей мере, частично, активность недостаточного или отсутствующего лизосомального фермента при лизосомной болезни накопления, подлежащей лечению. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент способен снизить накопленные вещества в лизосомах, или он может облегчить или улучшить один или более симптомов лизосомной болезни накопления.
[0143] В некоторых вариантах реализации подходящие замещающие ферменты могут представлять собой любые лизосомальные ферменты, о которых известно, что они связаны с лизосомной болезнью накопления, подвергаемой лечению. В некоторых вариантах реализации подходящие замещающие ферменты выбраны из ферментов, перечисленных в таблице 2.
[0144] В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, может иметь последовательность дикого типа или природную последовательность. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, может иметь измененную последовательность, по существу идентичную или гомологичную последовательности дикого типа или природной последовательности (например, обладающую по меньшей мере 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% идентичностью по отношению к последовательности дикого типа или природной последовательности).
[0145] Замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, может быть получен любым доступным способом. Например, замещающие ферменты могут быть получены рекомбинантным путем с использованием системы клетки-хозяина, в которой происходит экспрессия нуклеиновых кислот, кодирующих замещающий фермент. В качестве альтернативы или дополнения замещающие ферменты могут быть получены путем активации эндогенных генов. В качестве альтернативы или дополнения замещающие ферменты могут быть частично или полностью получены путем химического синтеза. В качестве альтернативы или дополнения замещающие ферменты также могут быть выделены из природных источников.
[0146] При получении ферментов рекомбинантным путем можно применять любую систему экспрессии. Например, известные системы экспрессии включают, например, яйцеклетки, бакуловирусы, растения, дрожжи или клетки млекопитающих.
[0147] В некоторых вариантах реализации ферменты, подходящие для настоящего изобретения, получают в клетках млекопитающих. Неограничивающие примеры клеток млекопитающих, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают линию клеток миеломы мыши BALB/c (NSO/1, ECACC No: 85110503); ретинобласты человека (PER.C6, CruCell, Лейден, Нидерланды); линию клеток почки обезьяны CV1, трансформированную SV40 (COS-7, ATCC CRL 1651); линию эмбриональной почки человека (293 или клетки 293, субклонированные для роста в суспензии, Graham et al., J. Gen Virol. 36:59, 1977); линию клеток фибросаркомы человека (например, НТ1080); клетки почки новорожденного хомяка (ВНК, ATCC CCL 10); клетки яичника китайского хомячка +/- DHFR (CHO, Urlaub and Chasin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:4216, 1980); клетки Сертоли мыши (ТМ4, Mather, Biol. Reprod. 23:243-251, 1980); клетки почки обезьяны (CV1 ATCC CCL 70); клетки почки африканской зеленой мартышки (VERO-76, ATCC CRL-1587); клетки рака шейки матки человека (HeLa, ATCC CCL 2); клетки почки собаки (MDCK, ATCC CCL 34); клетки печени крысы линии buffalo (BRL 3А, ATCC CRL 1442); клетки легкого человека (W138, ATCC CCL 75); клетки печени человека (Hep G2, НВ 8065); клетки опухоли молочной железы мыши (ММТ 060562, ATCC CCL51); клетки TRI (Mather et al., Annals N.Y. Acad. Sci. 383:44-68, 1982); клетки MRC 5; клетки FS4; и линию гепатомы человека (Hep G2).
[0148] В некоторых вариантах реализации предложенные способы в соответствии с настоящим изобретением применяют для доставки замещающих ферментов, вырабатываемых клетками человека. В некоторых вариантах реализации предлагаемые способы в соответствии с настоящим изобретением применяют для доставки замещающих ферментов, вырабатываемых клетками CHO.
[0149] В некоторых вариантах реализации замещающие ферменты, доставляемые с использованием способа согласно настоящему изобретению, содержат молекулу, которая связывается с рецепторами на поверхности клеток головного мозга, что способствует поглощению клетками и/или нацеливанию на лизосомы. Например, такой рецептор может представлять собой катион-независимый маннозо-6-фосфат рецептор (CI-MPR), который связывается с остатком маннозо-6-фосфата (М6Р). Кроме того, CI-MPR также связывается с другими белками, в том числе IGF-II. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, содержит остатки М6Р на поверхности белка. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент, подходящий для настоящего изобретения, может содержать бис-фосфорилированные олигосахариды, которые имеют более высокую аффинность связывания с CI-MPR. В некоторых вариантах реализации подходящий фермент содержит по меньшей мере примерно 20%-бис-фосфорилированных олигосахаридов в ферменте. В других вариантах реализации подходящие ферменты могут содержать примерно 10%, 15%, 18%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% бис-фосфорилированных олигосахаридов в ферменте. Хотя такие бис-фосфорилированные олигосахариды могут естественным образом присутствовать в ферменте, следует отметить, что ферменты могут быть модифицированы с получением ферментов, содержащих такие олигосахариды. Например, подходящие замещающие ферменты могут быть модифицированы с использованием некоторых ферментов, которые способны катализировать перенос N-ацетилглюкозамин-L-фосфата из UDP-GlcNAc в положении 6 ‘α-1,2-связанных манноз на лизосомальные ферменты. Способы и композиции для получения и применения таких ферментов описаны, например, Canfield et а. в патенте США №6537785 и патенте США №6534300, каждый из которых включен в настоящую заявку посредством ссылки.
[0150] В некоторых вариантах реализации замещающие ферменты для применения в настоящем изобретении могут быть коньюгированы или гибридизованы с молекулами, обуславливающими направленную доставку (таргетинг) в лизосомы, которые способны связываться с рецептором на поверхности клеток головного мозга. Подходящими молекулами для лизосомного таргетинга являются IGF-I, IGF-II, RAP, p97 и их варианты, гомологи или фрагменты (например, включая их пептиды, имеющие последовательность, по меньшей мере на 70%, 75%, 80%, 85%, 90% или 95% идентичную последовательности зрелого пептида человека IGF-I, IGF-II, RAP, p97 дикого типа).
[0151] В некоторых вариантах реализации замещающие ферменты, пригодные для настоящего изобретения, не модифицированы для улучшения доставки или транспорта таких агентов через ГЭБ и в ЦНС.
[0152] В некоторых вариантах реализации терапевтический белок включает группу для направленной доставки (например, последовательность, обеспечивающую направленную доставку лизосомы) и/или пептид для проникновения через мембрану. В некоторых вариантах реализации последовательность для направленной доставки и/или пептид для проникновения через мембрану являются неотъемлемой частью терапевтической молекулы (например, через химическую связь, через образование гибридного белка). В некоторых вариантах реализации последовательность для направленной доставки содержит маннозо-6-фосфатную группу. В некоторых вариантах реализации последовательность для направленной доставки содержит группу IGF-I. В некоторых вариантах реализации последовательность для направленной доставки содержит группу IGF-II.
Составы
[0153] В некоторых вариантах реализации желаемые ферменты добавляют в стабильные составы для интратекальной доставки. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения основаны, по меньшей мере, частично, на обнаруженном факте, что различные композиции, описанные в настоящей заявке, способствуют эффективной доставке и распределению одного или более терапевтических агентов (например, фермента I2S) в тканях-мишенях, клетках и/или органеллах ЦНС. Среди прочего, композиции, описанные в настоящей заявке, способны солюбилизировать высокие концентрации терапевтических агентов (например, фермента I2S) и пригодны для доставки таких терапевтических агентов в ЦНС субъектов, при лечении заболеваний, имеющих связанный с ЦНС компонент и/или этиологию (например, синдрома Хантера). Композиции, описанные здесь, также характеризуется улучшенной стабильностью и улучшенной переносимостью при введении в ЦНС субъекта (например, интратекально), нуждающегося в этом.
[0154] До настоящего изобретения для интратекальной доставки обычно применяли традиционный небуферный изотонический солевой раствор и раствор Эллиотта В, представляющий собой искусственную СМЖ. Сравнение состава СМЖ и раствора Эллиотта В приведено в Таблице 3. Как показано в Таблице 3, концентрации веществ в растворе Эллиотта В близки таковым в СМЖ. Раствор Эллиотта В, однако, содержит очень низкие концентрации буфера и, соответственно, не может обеспечить адекватную буферную емкость, необходимую для стабилизации терапевтических агентов (например, белков), особенно в течение длительного периода времени (например, в ходе хранения). Кроме того, раствор Эллиотта В содержит некоторые соли, которые могут быть несовместимы с составами, предназначенными для доставки некоторых терапевтических агентов, и, в частности белков или ферментов. Например, соли кальция, присутствующих в растворе Эллиотта В, способствуют осаждению белков и тем самым снижают стабильность состава.
ТАБЛИЦА 3
Раствор
Na<sup>+</sup> мЭкв/л
K<sup>+</sup> мЭкв/л
Ca<sup>++</sup> мЭкв/л
Mg<sup>++</sup> мЭкв/л
HCO3<sup>-</sup> мЭкв/л
Cl<sup>-</sup> мЭкв/л
рН
Фосфор мг/л
Глюкоза мг/л
СМЖ
117-137
2,3
2,2
2,2
22,9
113-127
7,31
1,2-2,1
45-80
Раствор Элиотта В
149
2,6
2,7
2,4
22,6
132
6,0-7,5
2,3
80
[0155] Таким образом, в некоторых вариантах реализации составы, пригодные для доставки в ЦНС в соответствии с настоящим изобретением, не являются синтетической или искусственной СМЖ.
[0156] В некоторых вариантах реализации составы для доставки в ЦНС составлены таким образом, что они являются стабильными, или же замедляют или предотвращают деградацию терапевтического агента, входящего в их состав (например, фермента I2S). В настоящей заявке термин "стабильный" относится к возможности терапевтического агента (например, фермента I2S) поддерживать его терапевтическую эффективность (например, все или большинство видов предполагаемой биологической активности и/или физико-химическую целостность) в течение длительного периода времени. Стабильность терапевтического агента и способность фармацевтической композиции поддерживать стабильность такого терапевтического агента, может быть оценена в течение длительного периода времени (например, предпочтительнее в течение, по меньшей мере, 1, 3, 6, 12, 18, 24, 30, 36 месяцев и более). В данном контексте стабильный состав является таким составом, в котором терапевтический агент по существу сохраняет свою физическую и/или химическую целостность и биологическую активность при хранении и при проведении с ним различных операций (например, в ходе замораживания/оттаивания, механического перемешивания и лиофилизации). Стабильность белка может быть оценена на основании образования высокомолекулярных агрегатов, на основании потери ферментативной активности, формирования пептидных фрагментов и по сдвигу профилей заряда.
[0157] Стабильность терапевтического агента имеет особенно важное значение. Стабильность терапевтического агента может быть также оценена по биологической активности и физико-химической целостности терапевтического агента в течение длительного периода времени. Например, стабильность в данный момент времени может быть сопоставлена со стабильностью в более ранний момент времени (например, при составлении в день 0) или может быть сопоставлена со стабильностью терапевтического агента без вспомогательных веществ, и результаты этого сравнения выражены в процентах. Предпочтительно, фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению сохраняют по меньшей мере 100%, по меньшей мере 99%, по меньшей мере 98%, по меньшей мере 97%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 85%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 65%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 55% или по меньшей мере 50% биологической активности терапевтического агента или физико-химической целостности в течение длительного периода времени (например, при измерении по меньшей мере 6-12 месяцев, при комнатной температуре или при специальных условиях хранения).
[0158] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, желаемые ферменты) являются растворимыми в составах согласно настоящему изобретению. Термин "растворимый" в отношении терапевтических агентов согласно настоящему изобретению, относится к способности таких терапевтических агентов образовывать гомогенный раствор. В предпочтительном варианте растворимость терапевтического агента в растворе, в котором его вводят и с которым он транспортируется к сайту-мишени действия (например, клеткам и тканям головного мозга), является достаточной для доставки терапевтически эффективного количества терапевтического агента к целевым участкам-мишеням. Несколько факторов могут влиять на растворимость терапевтических агентов. Например, факторы, которые могут влиять на растворимость белка, включают ионную силу, аминокислотную последовательность и наличие других сопутствующих косолюбилизирующих агентов или солей (например, солей кальция). В некоторых вариантах реализации фармацевтические композиции составлены так, что соли кальция, исключаются из таких композиций.
[0159] Подходящие составы, находящиеся в состоянии водного раствора, перед лиофилизацией, в лиофилизированной или восстановленной форме, могут содержать интересующий исследователя терапевтический агент в различных концентрациях. В некоторых вариантах реализации составы могут содержать интересующий белок или терапевтический агент в концентрации из диапазона примерно от 0,1 мг/мл до 100 мг/мл (например, примерно от 0,1 мг/мл до 80 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 60 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 50 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 40 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 30 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 25 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 20 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 60 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 50 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 40 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 30 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 25 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 20 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 15 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 10 мг/мл, примерно от 0,1 мг/мл до 5 мг/мл, примерно от 1 мг/мл до 10 мг/мл, примерно от 1 мг/мл до 20 мг/мл, примерно от 1 мг/мл до 40 мг/мл, примерно от 5 мг/мл до 100 мг/мл, примерно от 5 мг/мл до 50 мг/мл или примерно от 5 мг/мл до 25 мг/мл). В некоторых вариантах реализации составы по изобретению могут содержать терапевтический агент в концентрации примерно 1 мг/мл, 5 мг/мл, 10 мг/мл, 15 мг/мл, 20 мг/мл, 25 мг/мл, 30 мг/мл, 40 мг/мл, 50 мг/мл, 60 мг/мл, 70 мг/мл, 80 мг/мл, 90 мг/мл или 100 мг/мл.
[0160] Составы по настоящему изобретению характеризуются их переносимостью в виде водных растворов или восстановленных лиофилизированных растворов. В настоящей заявке термины "переносимый" и "переносимость" относятся к способности фармацевтической композиции согласно настоящему изобретению не вызвать нежелательной реакции у субъекта, которому вводят такую композицию, или, в альтернативном варианте, не вызывать серьезных побочных реакций у субъекта, которому вводят подобную композицию. В некоторых вариантах реализации фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению хорошо переносимы субъектами, которым вводят подобные композиции.
[0161] Многие терапевтические агенты, в частности, белки и ферменты согласно настоящему изобретению, требуют контролируемого рН и специфических вспомогательных веществ для поддержания их растворимости и стабильности в фармацевтической композиции согласно настоящему изобретению. В Таблице 4 приведены типичные аспекты примеров белковых составов, поддерживающих растворимость и стабильность белковых терапевтических агентов согласно настоящему изобретению.
ТАБЛИЦА 4
Параметр
Показательный диапазон/Тип
Назначение
pH
5 до 7,5
Для стабилизации Иногда также для стабилизации
Тип буфера
ацетат, сукцинат, цитрат, гистидин, фосфат или Трис
Для поддержания оптимального рН Может также влиять на стабилизацию
Концентрация буфера
5-50 мМ
Для поддержания рН Может также стабилизировать и добавлять ионную силу
Регулятор тоничности
NaCl, сахара, маннит
Для создания изоосмотического или изотонического растворов
Поверхностно-активное вещество
Полисорбат 20, полисорбат 80
Для придания устойчивости к поверхности раздела и при сдвиге
Другое
Аминокислоты (например, аргинин), от десятков до сотен мМ
Для увеличения растворимости и стабильности
Буферы
[0162] рН состава является дополнительным фактором, способным изменить растворимость терапевтического агента (например, фермента или белка) в водном составе или составе перед лиофилизацией. Соответственно, составы согласно настоящему изобретению предпочтительно включают один или несколько буферов. В некоторых вариантах реализации водные составы включают количество буфера, достаточное для поддержания оптимального рН указанной композиции примерно между 4,0-8,0 (например, примерно 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,2, 6,4, 6,5, 6,6, 6,8, 7,0, 7,5 или 8,0). В некоторых вариантах реализации рН состава композиции находится между примерно 5,0-7,5, между примерно 5,5-7,0, между примерно 6,0-7,0 между примерно 5,5-6,0, между примерно 5,5-6,5 между примерно 5,0-6,0, между примерно 5,0- 6,5 и между примерно 6,0-7,5. Подходящие буферы включают, например, ацетат, цитрат, гистидин, фосфат, сукцинат, трис(гидроксиметил)аминометан ("Трис") и другие органические кислоты. Концентрация буфера и диапазон рН фармацевтических композиций согласно настоящему изобретению являются факторами управления или регулировки переносимости состава. В некоторых вариантах реализации буферный агент присутствует в концентрации из диапазона от примерно 1 мМ до примерно 150 мМ, или от примерно 10 мМ до примерно 50 мМ, или от примерно 15 мМ до примерно 50 мМ, или от примерно 20 мМ до примерно 50 мМ, или от примерно 25 мМ до примерно 50 мМ. В некоторых вариантах реализации подходящий буферный агент присутствует в концентрации примерно 1 мМ, 5 мМ, 10 мМ, 15 мМ, 20 мМ, 25 мМ, 30 мМ, 35 мМ, 40 мМ, 45 мМ, 50 мМ, 75 мМ, 100 мМ, 125 мМ или 150 мМ.
Тоничность
[0163] В некоторых вариантах реализации составы, находящиеся в состоянии водного раствора, перед лиофилизацией, в лиофилизированной или восстановленной форме, содержат изотонический агент для поддержания изотоничности состава. Как правило, "изотонический" означает, что рассматриваемый состав, по существу имеет такое же осмотическое давление, как и кровь человека. Изотонические составы в общем случае имеют осмотическое давление от примерно 240 мосмоль/кг до примерно 350 мосмоль/кг. Изотоничность можно измерить с использованием, например, давления паров или осмотической точки замораживания. Примеры изотоничных агентов, включают, но не ограничиваются, глицин, сорбит, маннит, хлорид натрия и аргинин. В некоторых вариантах реализации подходящие изотонические агенты могут присутствовать в водных составах и/или составах перед лиофилизацией в концентрации от примерно 0,01-5% (например, 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,75, 1,0, 1,25, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0 или 5,0%) по массе. В некоторых вариантах реализации составы для лиофилизации содержат изотонический агент, для поддержания изотоничности составов перед лиофилизацией или восстановленных составов.
[0164] Хотя изотонические растворы, как правило, предпочтительны для парентерального введения составов, применение изотонических растворов может изменить растворимость для некоторых терапевтических агентов и, в частности, некоторых белков и/или ферментов. Было продемонстрировано, что слегка гипертонические растворы (например, до 175 мм хлорида натрия в 5 мМ фосфата натрия при рН 7,0) и сахаросодержащих растворов (например, до 2% сахарозы в 5 мМ фосфата натрия при рН 7,0) хорошо переносятся. Наиболее распространенной принятой композицией болюсного состава для ЦНС является физиологический раствор (примерно 150 мМ NaCl в воде).
Стабилизирующие агенты
[0165] В некоторых вариантах реализации составы могут содержать стабилизирующий агент или лиопротектор для защиты белка. Как правило, подходящий стабилизирующий агент представляет собой сахар, нередуцирующий сахар и/или аминокислота. Примеры сахаров включают, но не ограничиваются, декстран, лактозу, маннит, сорбит, раффинозу, сахарозу и трегалозу. Примеры аминокислот включают, но не ограничиваются, аргинин, глицин и метионин. Дополнительные стабилизирующие агенты могут включать хлорид натрия, гидроксиэтилкрахмал и поливинилпирролидон. Количество стабилизирующего агента в лиофилизированном составе является в общем случае таким, что состав будет изотоническим. Тем не менее, гипертонические составы также могут являться подходящими. Кроме того, количество стабилизирующего агента не должно быть слишком низким, таким при котором имеет место неприемлемая деградация/агрегация терапевтического агента. Примерные концентрации стабилизирующего агента в композиции могут варьировать от примерно 1 мМ до примерно 400 мМ (например, от примерно 30 мМ до примерно 300 мМ, от примерно 50 мМ до примерно 100 мМ), или, наоборот, от 0,1% до 15% (например, от 1% до 10%, от 5% до 15%, от 5% до 10%) по массе. В некоторых вариантах реализации отношение массового количества стабилизирующего агента и терапевтического агента составляет примерно 1:1. В других вариантах реализации соотношение массы стабилизирующего агента и терапевтического агента может составлять примерно 0,1:1, 0,2:1, 0,25:1, 0,4:1, 0,5:1, 1:1, 2:1, 2,6:1, 3:1, 4:1, 5:1, 10:1 или 20:1. В некоторых вариантах реализации подходящий для лиофилизации стабилизирующий агент является лиопротектором.
[0166] В некоторых вариантах реализации жидкие составы, подходящие для настоящего изобретения, содержат аморфные материалы. В некоторых вариантах реализации жидкие составы, подходящие для настоящего изобретения, содержат значительное количество аморфных материалов (например, составы на основе сахарозы). В некоторых вариантах реализации жидкие составы, подходящие для настоящего изобретения, содержат частично кристаллические/частично аморфные материалы.
Наполнители
[0167] В некоторых вариантах реализации подходящие для лиофилизации составы могут дополнительно включать один или более наполнителей. "Наполнитель" представляет собой соединение, которое добавляет массу лиофилизированной смеси и участвует в формировании физической структуры лиофилизированной таблетки. Например, наполнитель может улучшать внешний вид лиофилизированной таблетки (например, по существу однородной лиофилизированной таблетки). Подходящие наполнители включают, но не ограничены перечисленными: хлорид натрия, лактозу, манит, глицин, сахарозу, трегалозу, гидроксиэтилкрахмал. Показательные концентрации наполнителей составляют от 1% до 10% (например, 1,0%, 1,5%, 2,0%, 2,5%, 3,0%, 3,5%, 4,0%, 4,5%, 5,0%, 5,5%, 6,0%, 6,5%, 7,0%, 7,5%, 8,0%, 8,5%, 9,0%, 9,5% и 10,0%).
Поверхностно-активные вещества
[0168] В некоторых вариантах реализации желательно добавление поверхностно-активного вещества в составы. Примеры поверхностно-активных веществ включают неионогенные поверхностно-активные вещества, такие как полисорбаты (например, полисорбат 20 или 80); полоксамеры (например, полоксамер 188); тритон; додецилсульфат натрия (ДСН); лаурилсульфат натрия; октилгликозид натрия; лаурилсульфат; миристил-, линолеил-, или стеарилсульфобетаин; лаурил-, миристил-, линолеил- или стеарилсаркозин; линолеил-, миристил- или цетилбетаин; лауроамидопропил-, кокамидопропил-, линолеамидопропил-, миристамидопропил-, пальмидопропил- или изостеарамидопропилбетаин (например, лауроамидопропил); миристарамидопропил-, пальмидопропил- или изостеарамидопропилдиметиламины; натрия метилкокоил- или динатрия метилолеилтаураты и ПАВ серии MONAQUAT™ (Mona Industries, Inc, Патерсон, штат Нью-Джерси, США), полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль и сополимеры этилен- и пропиленгликоля (например, Pluronics, PF68 и т.д.). Как правило, количество поверхностно-активного вещества является таким, что он уменьшает агрегацию белка и сводит к минимуму образование частиц или вспенивание. Например, поверхностно-активное вещество может присутствовать в композиции в концентрации примерно 0,001-0,5% (например, примерно 0005-0,05%, или примерно 0,005-0,01%). В частности, поверхностно-активное вещество может присутствовать в композиции в концентрации примерно 0,005%, 0,01%, 0,02%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, или примерно 0,5%, и т.д. В качестве альтернативы или дополнения, поверхностно-активное вещество можно добавить к лиофилизированному составу, составу перед лиофилизацией и/или восстановленному составу.
[0169] Другие фармацевтически приемлемые носители, вспомогательные вещества или стабилизаторы, например, описанные в Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed. (1980), можно включать в состав (и/или лиофилизированный состав и/или восстановленный состав), при условии, что они не оказывают неблагоприятного действия на желательные характеристики состава. Приемлемые носители, наполнители или стабилизаторы нетоксичны для реципиентов в используемых дозах и концентрациях и включают, но не ограничиваются, дополнительные буферные агенты; консерванты; сорастворители, антиоксиданты, включая аскорбиновую кислоту и метионин; хелатирующие агенты, например, ЭДТА; комплексы металлов (например, Zn-белковые комплексы); биоразлагаемые полимеры, например, полиэфиры; и/или солеобразующие противоионы, например, натрий.
[0170] Составы, находящиеся в состоянии водного раствора, перед лиофилизацией, в лиофилизированной или повторно растворенной форме, в соответствии с настоящим изобретением могут быть оценены на основе анализа качества продукции, времени восстановления (если состав лиофилизирован), качества повторного растворения (если состав лиофилизирован), высокой молекулярной массы, влажности и температуры стеклования. Как правило, анализ качества белка и продуктов включает анализ скорости разрушения продукта с использованием методов, включающих, но не ограниченных перечисленными: эксклюзионную ВЭЖХ (SE-HPLC), катионообменную ВЭЖХ (CEX-HPLC), рентгеновскую дифракцию (РД), модулируемую дифференциальную сканирующую калориметрию (ИДСК), ВЭЖХ с обратной фазой (RP-HPLC), многоугловое светорассеяние (MALS), флуоресценцию, поглощение в ультрафиолете, нефелометрию, капиллярный электрофорез (КЭ), электрофорез в ДСН-ПААГ (SDS-PAGE), и их комбинации. В некоторых вариантах реализации оценка продукта в соответствии с настоящим изобретением может включать стадию оценки внешнего вида (внешний вид жидкости или таблетки).
[0171] Как правило, составы (лиофилизированные или водные) могут храниться в течение длительного времени при комнатной температуре. Температура хранения может колебаться от 0°С до 45°С (например, 4°С, 20°С, 25°С, 45°С и т.д.).°°°°°° Составы могут храниться в течение периода от нескольких месяцев до нескольких лет. Срок хранения, как правило, составляет 24 месяцев, 12 месяцев, 6 месяцев, 4,5 месяца, 3 месяца, 2 недели или 1 месяц. Составы могут храниться непосредственно в контейнере, применяемом для введения, что позволяет исключить стадию переноса.
[0172] Составы могут храниться непосредственно в лиофилизационном контейнере (если они лиофилизированы), который может функционировать в качестве сосуда для восстановления, чтобы исключить стадию передачи. Кроме того, лиофилизированный лекарственный состав может быть дозирован с небольшим инкрементом для хранения. В процессе хранения в целом необходимо избегать воздействий, которые приводят к разрушению белков, в том числе, без ограничений, воздействий солнечных лучей, ультрафиолетового излучения и других форм электромагнитного излучения, чрезмерного тепла или холода, быстрого теплового шока и механического шока.
Лиофилизация
[0173] Способы в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для лиофилизации любых материалов, в частности, терапевтических агентов. Как правило, состав перед лиофилизацией дополнительно содержит соответствующий выбор вспомогательных веществ или других компонентов, например, стабилизаторов, буферных агентов, наполнителей и поверхностно-активные веществ для предотвращения разрушениядеградации (например, агрегации, дезамидирования и/или окисления белка) целевого соединения в процессе сублимационной сушки и хранения. Состав для лиофилизации может включать один или несколько дополнительных ингредиентов, включая лиопротекторы или стабилизирующие агенты, буферы, наполнители, изотонические агенты и поверхностно-активные вещества.
[0174] После смешивания вещества, представляющего интерес, и дополнительных компонентов состав лиофилизируют. Лиофилизация обычно включает три основных стадии: замораживание, первичную сушку и вторичную сушку. Замораживание необходимо для преобразования воды в лед или некоторых аморфных компонентов состава в кристаллическую форму. Первичная сушка представляет собой стадию, на котором лед удаляют из замороженного продукта прямой сублимацией при низком давлении и температуре. Вторичная сушка представляет собой стадию, на котором из матрицы продукта удаляют связанную воду, используя диффузию остаточной воды в испаряющую поверхность. Температура продукта при вторичной сушке, как правило, выше, чем при первичной сушке. См. Tang X. et al. (2004) "Design of freeze-drying processes for pharmaceuticals: Practical advice," Pharm. Res., 21:191-200; Nail S.L. et al. (2002) "Fundamentals of freeze-drying," in Development and manufacture of protein pharmaceuticals. Nail S.L. editor New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers, pp 281-353; Wang et al. (2000) "Lyophilization and development of solid protein pharmaceuticals," Int. J. Pharm., 203:1-60; Williams N.A. et al. (1984) "The lyophilization of pharmaceuticals; A literature review." J. Parenteral Sci. Technol., 38:48-59. Как правило, любой способ лиофилизации можно использовать в связи с настоящим изобретением.
[0175] В некоторых вариантах реализации во время начального замораживания продукта можно внедрить стадию отжига. Стадия отжига может сократить общее время цикла. Не желая быть связанными какой-либо теорией, предполагают, что отжиг может способствовать кристаллизации вспомогательного вещества и образованию более крупных кристаллов льда в связи с повторной кристаллизацией мелких кристаллов, образовавшихся при переохлаждении, что, в свою очередь, улучшает восстановление. Как правило, стадия отжига включает интервал или колебание температуры во время замораживания. Например, температура замораживания может составлять -40°С, а на стадии отжига температуру повышают, например, до -10°С и поддерживают на этом уровне в течение заданного периода времени. Время осуществления стадии отжига может колебаться от 0,5 часа до 8 часов (например, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3, 4, 6 и 8 часов). Температура отжига может находиться между температурой замораживания и 0°С.
[0176] Лиофилизацию можно выполнить в контейнере, например, пробирке, пакете, бутылке, лотке, флаконе (например, стеклянном флаконе), шприце или любом другом подходящем контейнере. Контейнеры могут быть одноразовыми. Лиофилизацию также можно выполнять в крупных или небольших масштабах. В некоторых случаях может быть желательно лиофилизировать состав белка в том же контейнере, в котором предполагается восстановление белка для избежания стадии переноса. Контейнер в этом случае может, например, представлять собой 3, 4, 5, 10, 20, 50 или 100-мл флакон.
[0177] Для этой цели доступно большое количество различных лиофилизаторов, например, полупромышленный сушильный аппарат Hull pilot scale dryer (SP Industries, США), лабораторный лиофилизатор Genesis (SP Industries) или любой лиофилизатор, способный контролировать заданные параметры лиофилизации. Лиофилизацию осуществляют путем замораживания состава и последующей сублимации льда из замороженного содержимого при температуре, подходящей для первичной сушки. При начальном замораживании температура состава снижается до менее чем примерно -20°С (например, -50°С, -45°С, -40°С, -35°С, -30°С, -25°С и т.д.), как правило, не более чем на примерно 4 часа (например, не более чем на примерно 3 часа, не более чем на примерно 2,5 часа, не более чем на примерно 2 часа). При этих условиях температура продукта, как правило, находится ниже эвтектической точки или температуры разрушения состава. Как правило, температура первичной сушки меняется от примерно -30 до 25°С (при условии, что при первичной сушке продукт остается ниже температуры плавления) при подходящем давлении, обычно от примерно 20 до 250 мТорр. Состав, размер и тип контейнера, содержащего образец (например, стеклянного флакона), а также объем жидкости в основном определяют время, необходимое для сушки, которое может варьироваться от нескольких часов до нескольких дней. Стадию вторичной сушки осуществляют при температуре примерно 0-60°С, в зависимости, в первую очередь, от типа и размера контейнера и типа использованного терапевтического белка. Аналогично, объем жидкости в основном определяет время, необходимое для сушки, которое может варьироваться от нескольких часов до нескольких дней.
[0178] В общем случае, лиофилизация приводит к получению лиофилизированного состава, в котором содержание влаги составляет менее чем примерно 5%, менее чем примерно 4%, менее чем примерно 3%, менее чем примерно 2%, менее чем примерно 1% и менее чем примерно 0,5%.
Повторное растворение
[0179] Поскольку фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению, как правило, при введении субъекту находятся в форме водного раствора, в некоторых вариантах реализации фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению лиофилизированы. Такие композиции должны быть восстановлены путем добавления одного или более разбавителей перед введением субъекту. На необходимой стадии, как правило, в соответствующее время перед введением пациенту, лиофилизированный препарат можно восстановить с помощью разбавителя до желательной концентрации белка в восстановленном составе.
[0180] В соответствии с настоящим изобретением можно использовать различные разбавители. В некоторых вариантах реализации подходящий для восстановления разбавитель представляет собой воду. Воду, используемую в качестве разбавителя, можно обрабатывать различными способами, включая обратный осмос, дистилляцию, деионизацию, фильтрацию (например, фильтрацию активированным углем, микрофильтрацию, нанофильтрацию) и комбинации этих способов обработки. В общем случае, вода должна быть пригодной для инъекций, включая, но не ограничиваясь только ими, стерильную воду или бактериостатическую воду для инъекций.
[0181] Дополнительные примеры разбавителей включают буферные растворы для регулирования рН (например, физиологический раствор с фосфатным буфером), стерильный физиологический раствор, раствор Эллиота, раствор Рингера или раствор декстрозы. Подходящие разбавители могут необязательно содержать консервант. Примеры консервантов включают ароматические спирты, например, бензиловый спирт или фенол. Используемое количество консерванта определяют путем оценки различных концентраций консерванта для совместимости с белком и тестирования эффективности консерванта. Например, если консервант представляет собой ароматический спирт (например, бензиловый спирт), он может присутствовать в количестве от примерно 0,1-2,0%, от примерно 0,5-1,5%, или примерно 1,0-1,2%.
[0182] Разбавители, пригодные для настоящего изобретения, могут включать различные добавки, включая, но не ограничиваясь только ими, буферные агенты для регулирования рН (например, Трис, гистидин), соли (например, хлорид натрия) и другие добавки (например, сахарозу), в том числе и описанные выше (например, стабилизирующие агенты, изотоничные агенты).
[0183] В соответствии с настоящим изобретением, лиофилизированное вещество (например, белок) можно восстановить до концентрации по меньшей мере 25 мг/мл (например, по меньшей мере 50 мг/мл, по меньшей мере 75 мг/мл, по меньшей мере 100 мг/мл) и в любом диапазоне между этими значениями. В некоторых вариантах реализации лиофилизированное вещество (например, белок) можно повторно растворить в концентрации из диапазона от примерно 1 мг/мл до 100 мг/мл (например, от примерно 1 мг/мл до 50 мг/мл, от 1 мг/мл до 100 мг/мл, от примерно 1 мг/мл до примерно 5 мг/мл, от примерно 1 мг/мл до примерно 10 мг/мл, от примерно 1 мг/мл до примерно 25 мг/мл, от примерно 1 мг/мл до примерно 75 мг/мл, от примерно 10 мг/мл до примерно 30 мг/мл, от примерно 10 мг/мл до примерно 50 мг/мл, от примерно 10 мг/мл до примерно 75 мг/мл, от примерно 10 мг/мл до примерно 100 мг/мл, от примерно 25 мг/мл до примерно 50 мг/мл, от примерно 25 мг/мл до примерно 75 мг/мл, от примерно 25 мг/мл до примерно 100 мг/мл, от примерно 50 мг/мл до примерно 75 мг/мл, от примерно 50 мг/мл до примерно 100 мг/мл). В некоторых вариантах реализации концентрация белка в восстановленном составе может быть выше, чем концентрация в составе перед лиофилизацией. Высокие концентрации белка в повторно растворенном составе считаются особенно ценными, когда предполагается подкожная или внутримышечная доставка повторно растворенного состава. В некоторых вариантах реализации концентрация белка в повторно растворенном составе может быть примерно в 2-50 раз (например, примерно 2-20, примерно 2-10 раз или примерно 2-5 раз) выше концентрации в составе перед лиофилизацией. В некоторых вариантах реализации концентрация белка в повторно растворенном составе может быть по меньшей мере примерно в 2 раза (например, по меньшей мере примерно в 3, 4, 5, 10, 20, 40 раз) выше концентрации в составе перед лиофилизацией.
[0184] Повторное растворение в соответствии с настоящим изобретением можно выполнить в любом контейнере. Примеры контейнеров, подходящих для изобретения, включают, но не ограничиваются, например, пробирки, флаконы, шприцы (например, однокамерные или двухкамерные), пакеты, бутылки и лотки. Подходящие контейнеры могут быть изготовлены из любых материалов, например, стекла, пластика, металла. Контейнеры могут быть одноразовыми или многоразовыми. Восстановление также можно выполнять в крупных или небольших масштабах.
[0185] В некоторых случаях может быть желательно лиофилизировать состав белка в том же контейнере, в котором предполагается восстановление белка для избежания стадии переноса. Контейнер в этом случае может, например, представлять собой 3, 4, 5, 10, 20, 50 или 100-мл флакон. В некоторых вариантах подходящий контейнер для лиофилизации и повторного растворения представляет собой двухкамерный шприц (например, шприцы Lyo-Ject (Vetter)). Например, двухкамерный шприц может содержать как лиофилизированное вещество, так и разбавитель, каждый из которых находится в отдельной камере, разделенных пробкой (см. Пример 5). Для восстановления к пробке со стороны разбавителя можно присоединить поршень и путем нажатия на него перенести разбавитель в камеру с продуктом, так что разбавитель может контактировать с лиофилизированным веществом, и может происходить восстановление, как описано выше (см. Пример 5).
[0186] Фармацевтические композиции, составы и связанных с ними способы согласно настоящему изобретению полезны для доставки различных терапевтических агентов в ЦНС субъекта (например, интратекально, интравентрикулярно или интрацистернально) и для лечения сопутствующих заболеваний. Фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению особенно полезны для доставки белков и ферментов (например, при заместительной ферментной терапии) в организм пациентов, страдающих от лизосомных болезней накопления. Лизосомные болезни накопления представляют собой группу сравнительно редких наследственных нарушений обмена веществ, которые являются результатом дефектов функции лизосом. Лизосомные заболевания характеризуются накоплением нерасщепленных макромолекул в лизосомах, что приводит к увеличению размеров и количества таких лизосом и в конечном итоге - к клеточной дисфункции и клиническим аномалиям.
Доставка в ЦНС
[0187] Предполагается, что различные стабильные составы, описанные здесь, как правило, подходят для доставки в центральную нервную систему терапевтических агентов. Стабильные составы в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для доставки в ЦНС с помощью различных способов и путей, включая интрапаренхимальное, интрацеребральное, внутрижелудочковое церебральное (ICV), интратекальное (например, интратекальное через поясничный отдел, интратекальное через заднюю мозжечково-мозговую цистерну) введение и любые другие способы и пути инъекций непосредственно или косвенно в ЦНС и/или ЦСЖ, но не ограничиваясь ими.
Интратекальная доставка
[0188] В некоторых вариантах реализации замещающий фермент доставляют в ЦНС в составе, описанном в настоящем документе. В некоторых вариантах реализации замещающий фермент доставляют в центральную нервную систему путем введения в спинномозговую жидкость (ликвор) субъекту, нуждающемуся в таком лечении. В некоторых вариантах реализации для доставки желаемого замещающего фермента (например, белка I2S) в СМЖ применяют интратекальное введение. В настоящей заявке интратекальное введение (также известное как интратекальная инъекция) относится к инъекции в спинномозговой канал (интратекальное пространство, окружающее спинной мозг). Могут применяться различные методики, включая, без ограничений, церебровентрикулярные инъекции через трепанационное отверстие или цистерны, или спинномозговую пункцию, или тому подобное. Примеры способов описаны в работах Lazorthes et al. Advances in Drug Delivery Systems and Applications in Neurosurgery, 143-192 и Omaya et al., Cancer Drug Delivery, 1:169-179, содержание которых включено в настоящую заявку посредством ссылки.
[0189] В соответствии с настоящим изобретением фермент может быть инъецирован в любую область вокруг спинномозгового канала. В некоторых вариантах реализации фермент инъецируют в поясничную область или цистерну, или интравентрикулярно в пространство мозгового желудочка. В настоящей заявке термин "поясничный отдел" или "поясничная область" относится к области между третьим и четвертым поясничными (нижняя часть спины) позвонками и, более строго, к отделу позвоночника L2-S1. Как правило, интратекальные инъекции через поясничный отдел или поясничную область также называют "поясничной ИТ доставкой" или "поясничным ИТ введением". Термин "задняя мозжечково-мозговая цистерна" относится к пространству вокруг и ниже мозжечка через отверстие между черепом и в верхней части позвоночника. Как правило, интратекальное введение через цистерну, также упоминается как "доставка в заднюю мозжечково-мозговую цистерну". Термин "желудочек мозга" относится к полости мозга, которая продолжается в центральный канал спинного мозга. Как правило, инъекции через мозговую полость желудочка называют интравентрикулярной церебральной (ИВЦ) доставкой.
[0190] В некоторых вариантах реализации "интратекальное введение" или "интратекальная доставка" в соответствии с настоящим изобретением относится к поясничному ИТ введению или доставке, например, доставке между третьим и четвертым поясничными (нижняя часть спины) позвонками и, более конкретно, L2-S1 отдела позвоночника. Предполагается, что поясничное ИТ введение или доставка отличается от доставки в заднюю мозжечково-мозговую цистерну тем, что поясничное ИТ введение или доставка в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает лучшую и более эффективную доставку к дистальному каналу позвоночника, в то время как цистерновая доставка, помимо всего прочего, как правило, не обеспечивает доставку состава в дистальный канал позвоночника.
Устройство для интратекального введения
[0191] Различные устройства можно применять для интратекальной доставки в соответствии с настоящим изобретением. В некоторых вариантах реализации устройство для интратекального введения содержит порт ввода жидкости (например, инъекционный порт): полый резервуар (например, катетер), включающую первое отверстие для жидкости, сообщающееся с входным портом для жидкости и второе отверстие для жидкости, выполненную с возможностью введения в спинной мозг, и блокирующее приспособление для блокировки введения полой основной части в спинной мозг. В качестве примера, но не ограничения, на Фигуре 62 показано, что подходящий механизм блокировки приспособление для блокировки включает одну или более выпуклостей, выполненных на поверхности полой основной части, и блокирующее кольцо, выполненное с возможностью установки над одной или большим числом выпуклостей, для предотвращения выскальзывания полой основной части (например, катетера) из спинного мозга. В различных вариантах реализации, порт ввода жидкости включает резервуар. В некоторых вариантах реализации порт ввода жидкости включает механический насос (например, инфузионный насос). В некоторых вариантах реализации имплантированный катетер соединяют с резервуаром (например, для болюсной доставки) или с инфузионным насосом. Порт ввода жидкости может быть имплантируемым или быть внешним.
[0192] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение может быть выполнено либо с использованием спинномозговой пункции (т.е. медленный болюс) или через систему доставки порт-катетер (например, инфузия или болюс). В некоторых вариантах реализации катетер вводят между пластинками поясничных позвонков и наконечник вставлен в межоболочечное пространство до желаемого уровня (как правило, L3-L4) (На Фигуре 63).
[0193] Однократная доза, подходящая для интратекального введения, обычно является небольшой по сравнению с внутривенным введением. Обычно интратекальная доставка в соответствии с настоящим изобретением поддерживает баланс состава СМЖ, а также внутричерепное давление субъекта. В некоторых вариантах реализации интратекальная доставка осуществляется в отсутствие соответствующего извлечения СМЖ у субъекта. В некоторых вариантах реализации подходящий объем однократной дозы может составлять, например, менее чем примерно 10 мл, 8 мл, 6 мл, 5 мл, 4 мл, 3 мл, 2 мл, 1,5 мл, 1 мл или 0,5 мл. В некоторых вариантах реализации подходящий объем однократной дозы может составлять примерно 0,5-5 мл, 0,5-4 мл, 0,5-3 мл, 0,5-2 мл, 0,5-1 мл, 1-3 мл, 1-5 мл, 1,5-3 мл, 1-4 мл или 0,5-1,5 мл. В некоторых вариантах реализации интратекальная доставка в соответствии с настоящим изобретением включает стадию предварительного извлечения необходимого количества спинномозговой жидкости. В некоторых вариантах реализации перед ИТ введением удаляют менее чем 10 мл (например, менее чем примерно 9 мл, 8 мл, 7 мл, 6 мл, 5 мл, 4 мл, 3 мл, 2 мл, 1 мл) СМЖ. В тех случаях, подходящий объем однократной дозы может составлять, например, более чем примерно 3 мл, 4 мл, 5 мл, 6 мл, 7 мл, 8 мл, 9 мл, 10 мл, 15 мл или 20 мл.
[0194] Различные другие устройства могут быть использованы для осуществления интратекального введения терапевтической композиции. Например, составы, содержащие желаемые ферменты, могут быть предоставлены для использования с резервуаром Оммайя, который обычно применяют для интратекального введения лекарственных средств при менингеальном карциноматозе (Lancet 2: 983-84, 1963). В частности, в этом способе вентрикулярную трубку вводят через отверстие, сформированное в переднем роге спинного мозга, и подключают к резервуару Оммайя, установленному под кожей головы, и резервуар прокалывают подкожно для интратекальной доставки замещающего фермента, который вводят в резервуар. Другие устройства для интратекального введения терапевтических композиций или составов, описаны в патенте США №6217552, включенном в настоящую заявку посредством ссылки. Кроме того, состав может быть введен интратекально, например, путем однократной инъекции или инфузии. Следует понимать, что лечебная доза может представлять собой либо однократную дозу, либо многократную дозу.
[0195] Для инъекции составы настоящего изобретения могут быть приготовлены в виде жидких растворов. Кроме того, фермент может входить в состав состава в твердом виде и может быть повторно растворен или суспендирован непосредственно перед применением. Лиофилизированные формы также предусмотрены. Инъекция может быть, например, в виде болюсной инъекции или непрерывной инфузии фермента (например, с использованием инфузионных насосов).
[0196] В одном варианте реализации настоящего изобретения фермент вводят путем латеральной церебровентрикулярной инъекции в головной мозг субъекта. Инъекцию можно осуществить, например, через трепанационное отверстие в черепе субъекта. В другом варианте реализации фермент и/или другой фармацевтический состав вводят через хирургически введенные шунт в желудочек мозга субъекта. Например, инъекция может быть осуществлена в боковые желудочки, имеющие больший размер. В некоторых вариантах реализации может быть также осуществлена инъекция в третий и четвертый желудочки, размер которых меньше.
[0197] В еще одном варианте реализации фармацевтические композиции, применяемые в настоящем изобретении, вводят в виде инъекций в мозжечково-мозговую цистерну или поясничную область субъекта.
[0198] В другом варианте реализации способа согласно настоящему изобретению фармацевтически приемлемый состав обеспечивает замедленную доставку субъекту, например, "медленное высвобождение" фермента или другой фармацевтической композиции, применяемой в настоящем изобретении, в течение по меньшей мере, одной, двух, трех, четырех недель или более длительного периода времени, после того как фармацевтически приемлемые составы вводят субъекту.
[0199] В настоящей заявке термин "замедленная доставка" относится к непрерывной доставке фармацевтической композиции согласно настоящему изобретению in vivo в течение продолжительного периода времени после введения, предпочтительно, по меньшей мере нескольких дней, недели или нескольких недель. Замедленная доставка композиции может проявляться, например, в продолжительном терапевтическом эффекте вводимого фермента в течение продолжительного периода времени (например, замедленная доставка фермента может проявляться в продолжающемся уменьшении объема запасных гранул у субъекта). Кроме того, замедленная доставка фермента может быть продемонстрирована при определении присутствия фермента in vivo в течение продолжительного периода времени.
Доставка в ткани-мишени
[0200] Как уже говорилось выше, один из неожиданных и важных признаков настоящего изобретения состоит в том, что терапевтические агенты, в частности, замещающие ферменты, вводимые с использованием способов согласно настоящему изобретению, и композиции согласно настоящему изобретению, способны эффективно и широко диффундировать через поверхность мозга и проникать в различные слои или области мозга, в том числе в глубокие области мозга. Кроме того, способы согласно настоящему изобретению и композиции согласно настоящему изобретению относятся к эффективной доставке терапевтических агентов (например, фермента I2S) в различные ткани или нейроны спинного мозга, в том числе в поясничную область, в которую трудно осуществлять направленную доставку с использованием существующих способов доставки в ЦНС, таких как ИЦВ инъекция. Кроме того, способы согласно настоящему изобретению и композиции согласно настоящему изобретению обеспечивают доставку достаточного количества терапевтических агентов (например, фермента I2S) в кровоток и различные периферические органы и ткани.
[0201] Таким образом, в некоторых вариантах реализации терапевтический белок (например, фермент I2S) поступает в центральную нервную систему субъекта. В некоторых вариантах реализации терапевтический белок (например, ферменты I2S) поступает в одну или более ткань-мишень головного мозга, спинного мозга и/или периферического органа. В настоящей заявке термин "ткани-мишени/целевые ткани" относится к любой ткани, пораженной лизосомной болезнью накопления, которую лечат, или любой ткани, в которой лизосомный фермент, уровень которого понижен, экспрессируется в норме. В некоторых вариантах реализации ткани-мишени включают ткани, в которых обнаружено аномально высокое количество субстрата фермента, например, накопленного в лизосомах клеток ткани, у пациентов, страдающих или предрасположенных к лизосомной болезни накопления. В некоторых вариантах реализации ткани-мишени включают ткани, демонстрирующие патологию, симптом или признак, ассоциированные с такой болезнью. В некоторых вариантах реализации ткани-мишени включают ткани, в которых недостаточный лизосомальный фермент в норме экспрессируется на высоком уровне. В настоящей заявке ткань-мишень может представлять собой ткань-мишень головного мозга, ткань-мишень спинного мозга и/или периферическую ткань-мишень. Примеры тканей-мишеней подробно описаны ниже.
Ткани-мишени головного мозга
[0202] В целом, головной мозг может быть разделен на различные отделы, слои и ткани. Например, менингеальные ткани представляют собой систему мембран, включающую центральную нервную систему, в том числе головной мозг. Мозговые оболочки содержат три слоя, в том числе твердую мозговую оболочку, паутинную ткань и мягкую мозговую оболочку. Обычно основной функцией мозговых оболочек и спинномозговой жидкости является защита центральной нервной системы. В некоторых вариантах реализации терапевтический белок в соответствии с настоящим изобретением доставляют в один или несколько слоев мозговых оболочек.
[0203] Головной мозг состоит из трех основных отделов, в том числе полушарий головного мозга, мозжечка и ствола мозга. Полушария головного мозга расположены выше большинства других структур головного мозга и покрыты корковым слоем. Под полушариями головного мозга лежит ствол мозга, который напоминает стебель, к которому прикреплены полушария головного мозга. В задней части мозга под полушариями головного мозга и за стволом мозга находится мозжечок.
[0204] Промежуточный мозг, который находится недалеко от средней линии головного мозга и выше среднего мозга, включает таламус, метаталамус, гипоталамус, эпиталамус, преталамус и претектум. Средний мозг, который также называют мезенцефалон, содержит крышу, тегумент, вентрикулярный мезоцелий и церебральные ножки, красное ядро и черепные нервы III ядра. Средний мозг связан со зрением, слухом, управлением движением, сном/бодрствованием, внимательностью и регуляцией температуры.
[0205] Области тканей центральной нервной системы, включая головной мозг, могут быть охарактеризованы на основании глубины тканей. Например, ткани ЦНС (например, головной мозг) могут быть охарактеризованы как поверхностные ткани или неглубокие, ткани средней глубины и/или глубокие ткани.
[0206] В соответствии с настоящим изобретением терапевтический белок (например, замещающий фермент) может быть доставлен в любую подходящую ткань-мишень мозга, связанную с болезнью субъекта, которую лечат. В некоторых вариантах реализации терапевтические белки (например, замещающие ферменты) в соответствии с настоящим изобретением доставляют к поверхностным или неглубоким тканям-мишеням мозга. В некоторых вариантах реализации терапевтические белки в соответствии настоящим изобретением доставляются к тканям-мишеням мозга на средней глубине. В некоторых вариантах реализации терапевтические белки в соответствии с настоящим изобретением доставляют в глубокие ткани-мишени мозга. В некоторых вариантах реализации терапевтические белки в соответствии настоящим изобретением доставляют в комбинацию поверхностных или неглубоких тканей-мишеней головного мозга, тканей-мишеней средней головного мозга глубины и/или глубоким тканям-мишеням мозга. В некоторых вариантах реализации терапевтические белки в соответствии настоящим изобретением доставляют в глубокие ткани мозга, лежащие по меньшей мере на 4 мм, 5 мм, 6 мм, 7 мм, 8 мм, 9 мм, 10 мм и глубже (или внутренние) от внешней поверхности мозга.
[0207] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют в одну или более поверхностных или неглубоких тканей головного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые поверхностные или неглубокие ткани головного мозга находятся в пределах 4 мм от поверхности головного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые поверхностные или неглубокие ткани головного мозга выбраны из тканей мягкой мозговой оболочки, коры головного мозга, гиппокампа, пространства Вирхова-Робина, кровеносных сосудов в пространстве ВР, гиппокампа, частей гипоталамуса на нижней поверхности мозга, зрительных нервов и путей, обонятельной луковицы и проекций, и их комбинации.
[0208] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют в одну или более глубоких тканей головного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые поверхностные или неглубокие ткани головного мозга расположены на 4 мм (например, 5 мм, 6 мм, 7 мм, 8 мм, 9 мм, или 10 мм), глубже (или внутрь относительно) поверхности головного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые глубокие ткани головного мозга включают кору головного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые глубокие ткани головного мозга включают одну или более тканей промежуточного мозга (например, гипоталамус, таламус, вентральный таламус, субталамус и т.д.), заднего мозга, чечевицеобразные ядра, базальные ганглии, хвостатое ядро, скорлупу, миндалевидное тело, бледный шар и их комбинации.
[0209] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют в одну или более тканей мозжечка. В некоторых вариантах реализации одна или более тканей-мишеней мозжечка выбраны из группы, включающей ткани молекулярного слоя, тканей слоя клеток Пуркинье, тканей зернистого слоя, ножки мозжечка, и их комбинации. В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют в одну или более глубоких тканей мозжечка, включая, без ограничений, ткани слоя клеток Пуркинье, ткани зернистого слоя клеток, глубокого белого вещества мозжечка (например, глубокие по отношению к зернистому слою клеток) и глубокие ткани ядер мозжечка.
[0210] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют к одной или более ткани мозга. В некоторых вариантах реализации одна или более тканей-мишеней мозга включают ткани белого вещества ствола головного мозга и/или ткани ядер ствола мозга.
[0211] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют в различные ткани мозга, включая, без ограничений, серое вещество, белое вещество, перивентрикулярные области, мягкую и паутинную оболочку, в мозговую оболочку, кору головного мозга, мозжечок, в глубокие ткани коры головного мозга, молекулярный слой, дорсальный стриатум, средний мозг, глубинные области моста и продолговатого мозга, а также их комбинации.
[0212] В некоторых вариантах терапевтические агенты (например, ферменты) поступают в различные клетки в мозге, включая, но не ограничиваясь перечисленными: нейроны, глиальные клетки, периваскулярные клетки и/или менингеальные клетки. В некоторых вариантах терапевтический белок доставляют в олигодендроциты глубокого белого вещества.
Спинной мозг
[0213] В целом, области или ткани спинного мозга можно охарактеризовать в зависимости от глубины тканей. Например, ткани спинного мозга могут быть охарактеризованы как поверхностные или неглубокие ткани, ткани средней глубины и/или глубокие ткани.
[0214] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют в одну или более поверхностных или неглубоких тканей спинного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые поверхностные или неглубокие ткани спинного мозга находятся в пределах 4 мм от поверхности спинного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые поверхностные или неглубокие ткани спинного мозга включают мягкую оболочку и/или участки белого вещества.
[0215] В некоторых вариантах терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют в одну или более из глубоких тканей спинного мозга. В некоторых вариантах реализации целевые глубокие ткани спинного мозга расположены внутри на глубине 4 мм от поверхности спинного мозга. В некоторых вариантах целевые глубокие ткани спинного мозга включают серое вещество спинного мозга и/или эпендимные клетки.
[0216] В некоторых вариантах реализации терапевтические агенты (например, ферменты) доставляют к нейронам спинного мозга.
Периферические ткани-мишени
[0217] В настоящей заявке периферические органы или ткани относятся к любому органу или ткани, которые не являются частью центральной нервной системы (ЦНС). Периферические ткани-мишени могут включать, без ограничений, кровеносную систему, печень, почки, сердце, эндотелий, костный мозг и клетки-производные костного мозга, селезенку, легких, лимфатические узлы, кости, хрящи, яичники и семенники. В некоторых вариантах терапевтические белки (например, замещающий фермент) в соответствии с настоящим изобретением доставляют в одну или более периферических тканей.
Биораспределение и биодоступность
[0218] В различных вариантах реализации после доставки в ткань-мишень терапевтический агент (например, фермент I2S) локализуется внутриклеточно. Например, терапевтический агент (например, фермент) может локализоваться в экзонах, аксонах, лизосомах, митохондриях и вакуолях клетки-мишени (например, нейрона, такого как клетка Пуркинье). Например, в некоторых вариантах реализации интратекально вводимые ферменты характеризуются такой динамикой перемещения, что фермент движется по периваскулярному пространству (например, путем конвективных механизмов с пульсацией). Кроме того, распространение интратекально вводимого белка или фермента в более глубокие ткани центральной нервной системы может обеспечиваться или каким-либо способом облегчаться механизмами активного аксонного транспорта, связанных с ассоциацией вводимого белка или фермента с нейрофиламентами.
[0219] В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, фермент I2S), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, может достигать терапевтически или клинически эффективного уровня или активности в различных тканях-мишенях, описанных в настоящей заявке. В настоящей заявке терапевтически или клинически эффективный уровень или активность представляет собой уровень или активность, которые достаточны для оказания терапевтического эффекта в ткани-мишени. Терапевтический эффект может быть объективным (то есть измеряемым с использованием ряда тестов или с использованием маркера) или субъективным (т.е. сам субъект сообщает об эффекте или ощущает такой эффект). Например, терапевтически или клинически эффективный уровень или активность могут представлять собой уровень или активность фермента, которые являются достаточными для облегчения симптомов, связанных с заболеванием в ткани-мишени (например, накопление ГАГ).
[0220] В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий ферментов), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, может достигать уровня или ферментативной активности, составляющей по меньшей мере 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% от нормального уровня или активности соответствующего лизосомального фермента в ткани-мишени. В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий фермент), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, может достигать уровня или ферментативной активности, которая увеличена по меньшей мере в 1 раз, в 2 раза, в 3 раза, в 4 раза, 5 раз, 6 раз, 7 раз, 8 раз, 9 раз или 10 раз, по сравнению с контролем (например, эндогенный уровень или активность без лечения). В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий фермент), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, может достигать повышенного уровня или ферментативной активности по меньшей мере приблизительно 10 нмоль/ч/мг, 20 нмоль/ч/мг, 40 нмоль/ч/мг, 50 нмоль/ч/мг, 60 нмоль/ч/мг, 70 нмоль/ч/мг, 80 нмоль/ч/мг, 90 нмоль/ч/мг, 100 нмоль/ч/мг, 150 нмоль/ч/мг, 200 нмоль/ч/мг, 250 нмоль/ч/мг, 300 нмоль/ч/мг, 350 нмоль/ч/мг, 400 нмоль/ч/мг, 450 нмоль/ч/мг, 500 нмоль/ч/мг, 550 нмоль/ч/мг или 600 нмоль/ч/мг в ткани-мишени.
[0221] В некоторых вариантах реализации способы согласно настоящему изобретению в особенности применимы для направленной доставки (таргетинга) в поясничную область. В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий фермент), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, может достигать повышенного уровня или ферментативной активности в поясничной области, составляющей по меньшей мере приблизительно 500 нмоль/ч/мг, 600 нмоль/ч/мг, 700 нмоль/ч/мг, 800 нмоль/ч/мг, 900 нмоль/ч/мг, 1000 нмоль/ч/мг, 1500 нмоль/ч/мг, 2000 нмоль/ч/мг, 3000 нмоль/ч/мг, 4000 нмоль/ч/мг, 5000 нмоль/ч/мг, 6000 нмоль/ч/мг, 7000 нмоль/ч/мг, 8000 нмоль/ч/мг, 9000 нмоль/ч/мг или 10000 нмоль/ч/мг.
[0222] В целом, терапевтические агенты (например, замещающие ферменты), доставляемые в соответствии с настоящим изобретением, имеют достаточно длительный период полужизни в спинномозговой жидкости и тканях головного мозга, спинного мозга и периферических органов. В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий фермент), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, может иметь период полужизни по меньшей мере, 30 минут, 45 минут, 60 минут, 90 минут, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часа, 6 часов, 7 часов, 8 часов, 9 часов, 10 часов, 12 часов, 16 часов, 18 часов, 20 часов, 25 часов, 30 часов, 35 часов, 40 часов, до 3 дней, до 7 дней, до 14 дней, до 21 дней или до месяца. В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий фермент), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, может сохраняться на детектируемом уровне или при детектируемой активности в спинномозговой жидкости или крови после 12 часов, 24 часов, 30 часов, 36 часов, 42 часов, 48 часов, 54 часов, 60 часов, 66 часов, 72 часов, 78 часов, 84 часов, 90 часов, 96 часов, 102 часов или недели после введения. Детектируемый уровень или детектируемая активность может быть определена с использованием различных способов, известных в данной области.
[0223] В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий фермент), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, достигает концентрации по меньшей мере 30 мкг/мл в тканях и клетках ЦНС у субъекта после введения (например, одной недели, 3 дней, 48 часов, 36 часов, 24 часа, 18 часов, 12 часа, 8 часов, 6 часов, 4 часа, 3 часов, 2 часа, 1 час, 30 минут или менее, после интратекального введения фармацевтической композиции субъекту). В некоторых вариантах реализации терапевтический агент (например, замещающий фермент), доставляемый в соответствии с настоящим изобретением, достигает концентрации по меньшей мере 20 мкг/мл, по меньшей мере 15 мкг/мл, по меньшей мере 10 мкг/мл, по меньшей мере 7,5 мкг/мл, по меньшей мере 5 мкг/мл, по меньшей мере 2,5 мкг/мл, по меньшей мере 1,0 мкг/мл или по меньшей мере 0,5 мкг/мл в целевых тканях или клетках субъекта (например, ткани мозга или нейронов) после введения такому субъекту (например, через одну неделю, 3 дня, 48 часов, 36 часов, 24 часа, 18 часов, 12 часа, 8 часов, 6 часов, 4 часа, 3 часов, 2 часа, 1 час, 30 минут или менее после интратекального введения такой фармацевтической композиции субъекту).
Лечение синдрома Хантера и других лизосомных болезней накопления
[0224] Лизосомные болезни накопления представляют собой группу сравнительно редких наследственных нарушений обмена веществ, которые являются результатом дефектов функции лизосом. Лизосомные заболевания характеризуются накоплением нерасщепленных макромолекул, в том числе субстратов ферментов, в лизосомах (см. Таблицу 1), что приводит к увеличению размеров и количества таких лизосом и в конечном итоге - к клеточной дисфункции и клиническим аномалиям.
[0225] Способы согласно настоящему изобретению, описанные в настоящей заявке, могут эффективно облегчать доставку одного или более терапевтических агентов (например, одного или более замещающего фермента) к органеллам-мишеням. Например, поскольку лизосомные болезни накопления, такие как синдром Хантера, характеризуются накоплением гликозаминогликанов (ГАГ) в лизосомах пораженных клеток, лизосомы представляют собой желаемые органеллы-мишени для лечения лизосомных болезней накопления.
[0226] Способы и композиции согласно настоящему изобретению применимы, в частности, для лечения заболеваний, имеющих этиологию ЦНС или затрагивающие компоненты ЦНС. Лизосомные болезни накопления, имеющие этиологию ЦНС или затрагивающие компоненты ЦНС, включают, например, без ограничения синдром Санфилиппо типа А, синдром Санфилиппо типа В, синдромом Хантера, метахроматическую лейкодистрофию и лейкодистрофию глобоидных клеток. До настоящего изобретения традиционные способы терапии имели ограничение, заключающееся в том, что они включали только внутривенное введение состава субъекту, и, как правило, были эффективны только в лечении соматических симптомов основной ферментной недостаточности. Композиции и способы согласно настоящему изобретению можно применять непосредственно в ЦНС пациента, страдающего заболеванием с этиологией ЦНС, что обеспечивает достижение терапевтических концентраций в пораженных клетках и тканях центральной нервной системы (например, мозга), и таким образом, позволяет преодолеть ограничения, связанные с традиционным системным введением таких терапевтических агентов.
[0227] В некоторых вариантах реализации изобретения способы и композиции согласно настоящему изобретению применимы для лечения как неврологических, так и соматических осложнений или симптомов лизосомных болезней накопления. Например, в некоторых вариантах реализации изобретение относится к композициям и способам доставки одного или более терапевтического агента в ЦНС субъекта (например, интратекально, интравентрикулярно или интрацистернально) для лечения нарушений ЦНС или неврологических осложнений и проявлений лизосомных болезней накопления, а также лечения системных или соматических проявлений таких лизосомных болезней накопления. Например, некоторые композиции согласно настоящему изобретению могут быть введены субъекту интратекально, что таким образом обеспечивает доставку одного или более терапевтического агента в ЦНС субъекта и лечение неврологических осложнений, связанных с внутривенным введением одного или более терапевтических агентов, для доставки такого терапевтического агента как в клетки, так и в ткани системного кровотока (например, клетки и ткани сердца, легких, печени, почек и лимфатических узлов), что способствует лечению таких соматических осложнений. Например, субъекту, страдающему или иным образом пораженному лизосомной болезнью накопления (например, синдром Хантера) можно вводить фармацевтическую композицию, содержащую один или более терапевтических агентов (например, идуронат-2-сульфатазу) интратекально по меньшей мере раз в неделю, раз в две недели, ежемесячно, раз в два месяца или больше, для лечения неврологических осложнений, тогда как другой терапевтический агент вводят субъекту внутривенно более часто (например, раз в день, через день, три раза в неделю или еженедельно) для лечения системных или соматических проявлений такого заболевания.
[0228] Синдром Хантера, или мукополисахаридоз II (MPS II), является Х-сцепленным наследственным метаболическим расстройством, обусловленным недостаточностью фермента идуронат-2-сульфатазы (I2S). I2S локализуется в лизосомах и играет важную роль в катаболизме гликозаминогликанов (ГАГ) гепаран- и дерматансульфата. В отсутствие фермента эти субстраты накапливаются в клетках, в конечном счете вызывая застой, а затем гибель клеток и разрушение тканей. В связи с распространенной экспрессией фермента у пациентов с MPS II поражаются различные типы клеток, органов и систем.
[0229] Характерной клинической особенностью этого заболевания является дегенерация центральной нервной системы (ЦНС), которая приводит к когнитивным нарушениям (например, снижению IQ). Кроме того, МРТ-сканирование больных выявило повреждения белого вещества, расширение периваскулярных пространств в паренхиме головного мозга, ганглиях, мозолистом теле и стволе мозга, атрофию и вентрикуломегалию (Wang et al. Molecular Genetics and Metabolism, 2009). Болезнь обычно проявляется в первые годы жизни органомегалией и скелетными аномалиями. Некоторые больные испытывают прогрессирующую потерю когнитивных функций, причем большинство больных умирают от осложнений, связанных с заболеванием, в первом или втором десятилетии жизни.
[0230] Композиции и способы по настоящему изобретению можно использовать для эффективного лечения лиц, страдающих или подверженных синдрому Хантера. Термины «лечить» или «лечение», используемые в настоящей заявке, относятся к улучшению одного или более симптомов, ассоциированных с заболеванием, предотвращению или задержке наступления одного или более симптомов заболевания и/или уменьшению тяжести или частоты одного или более симптома заболевания.
[0231] В некоторых вариантах реализации лечение относится к частичному или полному улучшению, облегчению, торможению, задержке начала, снижению тяжести и/или частоты неврологических нарушений у пациента, страдающего синдромом Хантера. В настоящей заявке термин «неврологические нарушения» включает различные симптомы, связанные с нарушением центральной нервной системы (например, головного и спинного мозга). Симптомы неврологических нарушений могут включать, например, в числе прочего, когнитивное нарушение (нарушение познавательной функции); повреждение белого вещества; расширение периваскулярного пространства в паренхиме головного мозга, ганглиев, мозолистого тела и/или ствола мозга; атрофию; и/или вентрикуломегалию.
[0232] В некоторых вариантах реализации лечение относится к уменьшению лизосомных отложений (например, GAG) в различных тканях. В некоторых вариантах реализации лечение относится к уменьшению лизосомных отложений в тканях-мишенях мозга, в нейронах спинного мозга и/или периферической ткани-мишени. В некоторых вариантах реализации лизосомные отложения уменьшаются примерно на 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100% и более, по сравнению с контролем. В некоторых вариантах реализации лизосомные отложения уменьшаются по меньшей мере в 1 раз, 2 раза, 3 раза, 4 раза, 5 раз, 6 раз, 7 раз, 8 раз, 9 раз или 10 раз, по сравнению с контролем. В некоторых вариантах реализации лизосомное накопление оценивают по наличию лизосомных накопительных гранул (например, характерная исчерченность). Наличие лизосомальных накопительных гранул можно измерить различными способами, известными в данной области техники, например, с помощью гистологического анализа.
[0233] В некоторых вариантах реализации лечение относится к снижению вакуолизации в нейронах (например, нейронах, включающих клетки Пуркинье). В некоторых вариантах реализации вакуолизация в нейронах уменьшается примерно на 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100% и более, по сравнению с контролем. В некоторых вариантах реализации вакуолизация уменьшается, по меньшей мере, в 1 раз, 2 раза, 3 раза, 4 раза, 5 раз, 6 раз, 7 раз, 8 раз, 9 раз или 10 раз, по сравнению с контролем. Наличие и уменьшение вакуолизации можно измерить различными способами, известными в данной области техники, например, с помощью гистологического анализа.
[0234] В некоторых вариантах реализации лечение относится к повышенной активности фермента I2S в различных тканях. В некоторых вариантах реализации лечение относится к повышенной активности фермента I2S в тканях-мишенях мозга, в нейронах спинного мозга и/или периферической ткани-мишени. В некоторых вариантах реализации активность фермента I2S повышалась примерно на 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 200%, 300%, 400%, 500%, 600%, 700%, 800%, 900%, 1000% или более по сравнению с контролем. В некоторых вариантах реализации активность фермента I2S повышалась по меньшей мере в 1 раз, в 2 раза, в 3 раза, в 4 раза, в 5 раз, в 6 раз, в 7 раз, в 8 раз, в 9 раз или в 10 раз по сравнению с контролем. В некоторых вариантах реализации повышенная ферментативная активность I2S составляет по меньшей мере примерно 10 нмоль/ч/мг, 20 нмоль/ч/мг, 40 нмоль/ч/мг, 50 нмоль/ч/мг, 60 нмоль/ч/мг, 70 нмоль/ч/мг, 80 нмоль/ч/мг, 90 нмоль/ч/мг, 100 нмоль/ч/мг, 150 нмоль/ч/мг, 200 нмоль/ч/мг, 250 нмоль/ч/мг, 300 нмоль/ч/мг, 350 нмоль/ч/мг, 400 нмоль/ч/мг, 450 нмоль/ч/мг, 500 нмоль/ч/мг, 550 нмоль/ч/мг или 600 нмоль/ч/мг или более. В некоторых вариантах реализации, ферментативная активность I2S повышается в поясничной области или в клетках поясничной области. В некоторых вариантах реализации повышенная ферментативная активность I2S в поясничном отделе составляет по меньшей мере примерно 2000 нмоль/ч/мг, 3000 нмоль/ч/мг, 4000 нмоль/ч/мг, 5000 нмоль/ч/мг, 6000 нмоль/ч/мг, 7000 нмоль/ч/мг, 8000 нмоль/ч/мг, 9000 нмоль/ч/мг или 10000 нмоль/ч/мг или более. В некоторых вариантах реализации ферментативная активность I2S повышается в дистальных отделах спинного мозга или в клетках дистальных отделов спинного мозга.
[0235] В некоторых вариантах реализации лечение относится к снижению прогрессирования потери когнитивных способностей. В некоторых вариантах прогрессирование потери познавательной способности уменьшается примерно на 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100% и более, по сравнению с контролем. В некоторых вариантах лечение относится к снижению задержки в развитии. В некоторых вариантах задержка развития уменьшается примерно на 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100% и более, по сравнению с контролем.
[0236] В некоторых вариантах реализации лечение относится к увеличению выживаемости (например, продолжительности жизни). Например, лечение может приводить к увеличению продолжительности жизни пациентов. В некоторых вариантах реализации лечение согласно настоящему изобретению приводит к увеличению продолжительности жизни пациентов более чем на примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20%, примерно 25%, примерно 30%, примерно 35%, примерно 40%, примерно 45%, примерно 50%, примерно 55%, примерно 60%, примерно 65%, примерно 70%, примерно 75%, примерно 80%, примерно 85%, примерно 90%, примерно 95%, примерно 100%, примерно 105%, 110%, примерно 115%, примерно 120%, примерно 125%, примерно 130%, примерно 135%, примерно 140%, примерно 145%, примерно 150%, примерно 155%, примерно 160%, примерно 165%, примерно 170%, примерно 175%, примерно 180%, примерно 185%, примерно 190%, примерно 195%, 200% или более, по сравнению со средней продолжительностью жизни одного или более пациентов, страдающих таким же заболеванием, но не подвергавшихся лечению. В некоторых вариантах реализации лечение согласно настоящему изобретению приводит к увеличению продолжительности жизни пациента более чем на 6 месяцев, примерно на 7 месяцев, примерно на 8 месяцев, примерно на 9 месяцев, примерно на 10 месяцев, примерно на 11 месяцев, примерно на 12 месяцев, примерно на 2 года, примерно на 3 года, примерно на 4 года, примерно на 5 лет, примерно на 6 лет, примерно на 7 лет, примерно на 8 лет, примерно на 9 лет, примерно 10 лет или более, по сравнению со средней продолжительностью жизни одного или более пациентов, страдающих таким же заболеванием, но не подвергавшихся лечению. В некоторых вариантах реализации лечение в соответствии с настоящим изобретением приводит к длительной выживаемости пациента. В настоящей заявке термин "длительная выживаемость" относится к выживаемости или продолжительности жизни более 40 лет, 45 лет, 50 лет, 55 лет, 60 лет или дольше.
[0237] Термины "улучшить", "увеличить" или "уменьшить" в настоящей заявке указывают на значения относительно контроля. В некоторых вариантах реализации подходящий контроль представляет собой базовое (фоновое) измерение, например, измерение у того же самого индивида до начала лечения, описанного в настоящей заявке, или измерение у контрольного индивида (или нескольких контрольных индивидов) в отсутствие лечения, описанного в настоящей заявке. "Контрольный индивид" представляет собой индивида, страдающего синдромом Хантера, примерно такого же возраста и/или пола, как и индивид, получающий лечение (для того, чтобы стадии заболевания индивида, получающего лечение, и контрольного индивида (индивидов) были сопоставимыми).
[0238] Индивид (также называемый «пациентом» или «субъектом»), получающий лечение, представляет собой индивида (плод, младенец, ребенок, подросток или взрослый человек), страдающего синдромом Хантера или имеющего вероятность развития синдрома Хантера. Такой индивид может иметь остаточную эндогенную экспрессию и/или активность I2S, либо измеряемая активность I2S может отсутствовать. Например, индивид, страдающий синдромом Хантера, может иметь уровень экспрессии I2S, который составляет менее 30-50%, менее примерно 25-30%, менее примерно 20-25%, менее примерно 15-20%, менее примерно 10-15%, менее примерно 5-10%, менее примерно 0,1-5% от нормального уровня экспрессии I2S.
[0239] В некоторых вариантах реализации индивид является человеком, которому недавно был поставлен диагноз заболевания. Как правило, раннее лечение (лечение, начатое как можно скорее после установления диагноза) важно для минимизации действия этого заболевания и максимального повышения выгоды от лечения.
Иммунная толерантность
[0240] Как правило, интратекальное введение терапевтического агента (например, замещающего фермента) в соответствии с настоящим изобретением не вызывает тяжелых побочных эффектов у субъекта. В настоящей заявке, тяжелые побочные эффекты включают, но не ограничены перечисленным: значительный иммунный ответ, токсичность или смерть. В настоящей заявке термин «существенный иммунный ответ» относится к тяжелым или серьезным формам иммунных ответов, таким как адаптивный Т-клеточный иммунный ответ.
[0241] Таким образом, во многих вариантах реализации способы в соответствии с настоящим изобретением не включают проведение сопутствующей терапии иммунодепрессантами (т.е. любой терапии иммунодепрессантами, используемой в качестве предварительного лечения/предварительной обработки или одновременно со способом настоящего изобретения). В некоторых вариантах реализации способы согласно настоящему изобретению не связаны с индукцией иммунной толерантности у субъекта, который проходит лечение. В некоторых вариантах реализации способы в соответствии с настоящим изобретением включают предварительное лечение или предварительную обработку субъекта с применением агентов, иммуносупрессирующих Т-клетки.
[0242] В некоторых вариантах реализации интратекальное введение терапевтических агентов может вызвать иммунный ответ против этих агентов. Таким образом, в некоторых вариантах реализации может быть необходимо вызвать у субъекта, получающего замещающий фермент, толерантность к фермент-заместительной терапии. Иммунная толерантность может быть индуцирована с применением различных способов, известных в данной области. Например, может быть назначен начальный 30-60-дневный режим приема агента, иммуносупрессирующего Т-клетки, такого как циклоспорин A (CsA), и антипролиферативного агента, такого как азатиоприн (Aza), в сочетании с еженедельными интратекальными инфузиями малых доз желаемого замещающего фермента.
[0243] В комбинированном лечении согласно настоящему изобретению можно применять любой иммуносупрессирующий агент, известный специалистам в данной области. Такие иммуносуппрессирующие агенты включают, но не ограничиваются, циклоспорин, FK506, рапамицин, CTLA4-Ig и антагонисты ФНО, например, этанерцепт (см., например, Moder, 2000, Ann. Allergy Asthma Immunol. 84, 280-284; Nevins, 2000, Curr. Opin. Pediatr. 12, 146-150; Kurlberg et al., 2000, Scand. J. Immunol. 51, 224-230; Ideguchi et al., 2000, Neuroscience 95, 217-226; Potteret al., 1999, Ann. N.Y. Acad. Sci. 875, 159-174; Slavik et al., 1999, Immunol. Res. 19, 1-24; Gaziev et al., 1999, Bone Marrow Transplant. 25, 689-696; Henry, 1999, Clin. Transplant. 13, 209-220; Gummert et al., 1999, J. Am. Soc. Nephrol. 10, 1366-1380; Qi et al., 2000, Transplantation 69, 1275-1283). Продемонстрировано, что антитело против рецептора IL2 (альфа-субъединицы) даклизумаб (например, Zenapax™) является эффективным у пациентов с трансплантатами, а также может использоваться в качестве иммунодепрессанта (см., например, Wiseman et al., 1999, Drugs 58, 1029-1042; Beniaminovitz et al., 2000, N. Engl J. Med. 342, 613-619; Ponticelli et al., 1999, Drugs R.D. 1, 55-60; Berard et al., 1999, Pharmacotherapy 19, 1127-1137; Eckhoff et al., 2000, Transplantation 69, 1867-1872; Ekberg et al., 2000, Transpl. Int. 13, 151-159). Дополнительные иммуносуппрессирующие агенты включают, но не ограничиваются, антитела против CD2 (Branco et al., 1999, Transplantation 68, 1588-1596; Przepiorka et al., 1998, Blood 92, 4066-4071), anti-CD4 (Marinova-Mutafchieva et al., 2000, Arthritis Rheum. 43, 638-644; Fishwild et al., 1999, Clin. Immunol. 92, 138-152), and anti-CD40 ligand (Hong et al., 2000, Semin. Nephrol. 20, 108-125; Chirmule et al., 2000, J. Virol. 74, 3345-3352; Ito et al., 2000, J. Immunol. 164, 1230-1235).
Введение
[0244] Способы согласно настоящему изобретению предусматривают как однократное, так и множественное введение терапевтически эффективного количества терапевтических агентов (например, замещающих ферментов), описанных в настоящей заявке. Терапевтические агенты (например, замещающие ферменты) можно вводить через регулярные промежутки времени, в зависимости от характера, степени тяжести и состояние субъекта (например, лизосомной болезни накопления). В некоторых вариантах реализации терапевтически эффективное количество терапевтического агента (например, замещающего фермента) согласно настоящему изобретению можно вводить интратекально периодически через равные промежутки времени (например, раз в год, раз в полгода, раз в пять месяцев, раз в три месяца, раз в два месяца, ежемесячно (раз в месяц), раз в две недели, еженедельно, ежедневно или непрерывно).
[0245] В некоторых вариантах интратекальное введение можно применять в сочетании с другими путями введения (например, внутривенно, подкожно, внутримышечно, парентерально, трансдермально или через слизистую оболочку (например, перорально или назально)). В некоторых вариантах реализации такие другие способы введения (например, внутривенное введение) могут осуществляться не чаще, чем раз в две недели, один раз в месяц, раз в два месяца, раз в три месяца, раз в четыре месяца, раз в пять месяцев, раз в шесть месяцев, ежегодно. В некоторых вариантах реализации способ дополнительно включает введение замещающего фермента 12S внутривенно субъекту. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение осуществляют не чаще, чем еженедельно (например, не чаще, чем раз в две недели, раз в месяц, раз в два месяца, раз в три месяца, раз в четыре месяца, раз в пять месяцев или раз в шесть месяцев). В некоторых вариантах реализации внутривенное введение представляет собой введение чаще, чем раз в месяц, например, два раза в неделю, еженедельно или два раза в месяц. В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введение осуществляют в один и тот же день. В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введение не осуществляют в течение некоторого периода времени между введениями, например, в пределах по меньшей мере 2 дней, в пределах по меньшей мере 3 дней, в пределах по меньшей мере 4 дней, в пределах по меньшей мере 5 дней, в пределах по меньшей мере 6 дней, в пределах по меньшей мере 7 дней или, по меньшей мере в пределах по меньшей мере одной недели. В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введение осуществляют по переменному графику, например, переменное введение еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячно. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение заменяют интратекальным введением в графике введений, например, при графике внутривенного введения еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячного введения, каждое третье или четвертое, или пятое внутривенное введение в этом графике может быть заменено на интратекальное введение вместо. В некоторых вариантах реализации внутривенное введение заменяет интратекальное введение в графике введений, например в графике интратекального еженедельного введения, введения раз в две недели, введения два раза в месяц или ежемесячного введения, каждое третье или четвертое или пятое введение в этом графике может быть заменено на внутривенное введение вместо интратекального введения. В некоторых вариантах реализации внутривенное и интратекальное введения осуществляют последовательно, например, сперва осуществляют внутривенное введение (например, еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячное, дозирование в течение двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более) с последующим интратекальным введением (например, еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц, или ежемесячно, дозирование в течение более двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более). В некоторых вариантах реализации интратекальное введение осуществляют первым (например, еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц, ежемесячно, раз в два месяца, раз в три месяца, дозирование в течение двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более) с последующим внутривенным введением (например, еженедельно, раз в две недели, два раза в месяц или ежемесячно, дозирование в течение более двух недель, месяца, двух месяцев, трех месяцев, четырех месяцев, пяти месяцев, шести месяцев, года или более).
[0246] В некоторых вариантах реализации синдром Хантера связан с периферическими симптомами, и способ включает введение замещающего фермента интратекально, но не включает введение замещающего фермента субъекту внутривенно. В некоторых вариантах реализации интратекальное введение фермента I2S облегчает или ослабляет один или более периферических симптомов, ассоциированных с недостаточностью I2S у субъекта.
[0247] В настоящей заявке термин «терапевтически эффективное количество» в основном определяют на основании общего количества терапевтического агента, содержащегося в фармацевтической композиции согласно настоящему изобретению. Как правило, терапевтически эффективное количество является достаточным для достижения значимого благоприятного эффекта у субъекта (например, лечение, модуляция, излечение, предотвращении и/или улучшение рассматриваемого заболевания или патологического состояния). Например, терапевтически эффективное количество может представлять собой количество, достаточное для достижения желаемого терапевтического и/или профилактического эффекта, например, количество, достаточное для модуляции лизосомных рецепторов, ферментов или их активности, для лечения лизосомной болезни накопления или ее симптомов (например, уменьшение или устранение наличия или распространения «полосатых телец» или клеточной вакуолизация после введения композиции согласно настоящему изобретению субъекту). Как правило, количество терапевтического агента (например, рекомбинантного лизосомального фермента), вводимого субъекту, нуждающемуся в этом, будет зависеть от характеристик субъекта. Такие характеристики включают состояние, степень тяжести заболевания, общее состояние здоровья, возраст, пол и массу тела субъекта. Специалист в данной области сможет легко определить нужных дозировки в зависимости от этих и других факторов. Кроме того, можно применять как объективные, так и субъективные тесты для определения оптимального диапазона дозы.
[0248] Терапевтически эффективное количество обычно вводят в режиме введения, который может включать многократное введение доз. Для любого конкретного терапевтического белка, терапевтически эффективное количество (и/или соответствующая доза в пределах эффективного режима введения) может варьировать, например, в зависимости от пути введения, комбинации с другими фармацевтическими средствами. Кроме того, конкретное терапевтически эффективное количество (и/или доза) для каждого конкретного пациента может зависеть от различных факторов, в том числе от конкретного нарушения, которое лечат, и тяжести заболевания; активности конкретного применяемого фармацевтического средства; конкретной применяемой фармацевтической композиции, возраста, массы тела, общего состояния здоровья, пола и рациона пациента, времени введения, пути введения и/или скорости выведения или метаболизма конкретного применяемого гибридного белка, продолжительности лечения, и других подобных факторов, хорошо известных специалистам в области медицины.
[0249] В некоторых вариантах реализации терапевтически эффективная доза находится в диапазоне от примерно 0,005 мг/кг массы головного мозга до 500 мг/кг массы головного мозга, например, от примерно 0,005 мг/кг массы головного мозга до 400 мг/кг массы головного мозга, от примерно 0,005 мг/кг массы головного мозга до 300 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 200 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 100 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 90 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 80 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 70 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 60 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 50 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 40 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 30 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 25 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 20 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 15 мг/кг массы головного мозга, примерно от 0,005 мг/кг массы головного мозга до 10 мг/кг массы головного мозга.
[0250] В некоторых вариантах реализации терапевтически эффективная доза больше чем примерно 0,1 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 0,5 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 1,0 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 3 мг/кг мозга, больше чем примерно 5 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 10 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 15 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 20 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 30 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 40 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 50 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 60 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 70 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 80 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 90 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 100 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 150 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 200 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 250 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 300 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 350 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 400 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 450 мг/кг массы головного мозга, больше чем примерно 500 мг/кг массы головного мозга.
[0251] В некоторых вариантах реализации терапевтически эффективные дозы также могут быть определены в мг/кг массы тела. Специалист в данной области техники должен принимать во внимание, что масса головного мозга и масса тела могут коррелировать. Dekaban AS. "Changes in brain weights during the span of human life: relation of brain weights to body heights and body weights," Ann Neurol 1978; 4:345-56. Таким образом, в некоторых вариантах реализации дозировки могут быть преобразованы, как показано в Таблице 5.
ТАБЛИЦА 5
Корреляция между массой головного мозга, массой тела и возрастом у мужчин
Возраст (годы)
Масса головного мозга (кг)
Масса тела (кг)
3 (31-43 месяца)
1,27
15,55
4-5
1,30
19,46
3
3
3
3
[0252] В некоторых вариантах реализации терапевтически эффективные дозы также могут быть определены в мг/15 см СМЖ. Как понятно специалисту в данной области терапевтически эффективные дозы, рассчитанные на основании массы головного мозга и массы тела, могут быть переведены в мг/15 см СМЖ. Например, объем СМЖ у взрослого человека составляет примерно 150 мл (Johanson СЕ, et al. "Multiplicity of cerebrospinal fluid functions: New challenges in health and disease," Cerebrospinal Fluid Res. 2008 May 14;5:10). Таким образом, инъекция в дозе от 0,1 мг до 50 мг белка для взрослого человека будет составлять примерно 0,01 мг/15 см СМЖ (0,1 мг) до 5,0 мг/15 см СМЖ (50 мг) для взрослого.
[0253] Следует также понимать, что для любого конкретного субъекта конкретные режимы введения должны быть скорректированы с течением времени в соответствии с индивидуальными потребностями и мнением специалиста или лица, осуществляющего контроль за проведением фермент-заместительной терапии, и диапазоны дозировок, установленные в настоящем документе, приведены только для примера и не предназначены для ограничения объема или осуществления на практике заявленного изобретения.
Наборы
[0254] Настоящее изобретение также предусматривает наборы или другие изделия, содержащие состав согласно настоящему изобретению и инструкции по его восстановлению (если состав лиофилизирован) и/или применению. Наборы или другие изделия производства может включать в себя контейнер, УИДЛС, катетер и любые другие изделия, устройства или оборудование, применимые для интратекального введения и связанных с ним операций. Подходящие контейнеры включают, например, бутылки, флаконы, шприцы (например, предварительно заполненные шприцы), ампулы, картриджи, резервуары или шприцы «lyo-jects». Контейнер может быть изготовлен из различных материалов, таких как стекло или пластик. В некоторых вариантах реализации контейнер представляет собой предварительно заполненный шприц. Подходящие предварительно заполненные шприцы, включают, но не ограничены перечисленным: шприцы из боросиликатного стекла с термически обработанным силиконовым покрытием, шприцы из боросиликатного стекла с нанесенным слоем силикона или пластиковые шприцы без силикона.
[0255] Как правило, контейнер может включать состав и этикетку, прикрепленную или прилагаемую к контейнеру, на которой может быть указаны инструкции по восстановлению и/или применению составу. Например, на этикетке может быть указано, что состав необходимо восстановить до концентрации белка, описанной выше. Этикетка может также содержать информацию о том, для чего применим или предназначен состав, например, для ИТ введения. В некоторых вариантах реализации контейнер может содержать одну дозу стабильного состава, содержащего терапевтический агент (например, замещающий фермент). В различных вариантах реализации разовая доза стабильного состава присутствует в объеме менее 15 мл, 10 мл, 5,0 мл, 4,0 мл, 3,5 мл, 3,0 мл, 2,5 мл, 2,0 мл, 1,5 мл, 1,0 мл, или 0,5 мл. Кроме того, контейнер, содержащий состав, может представлять собой флакон для многократного применения, позволяющий проводить повторные введения (например, от 2-6 введений) состава. Наборы или другие изделия могут дополнительно включать второй контейнер, содержащий подходящий растворитель (например, БВДИ, физиологический раствор, буферный раствор). После смешивания с растворителем и подготовки состава конечная концентрация белка в восстановленном составе, как правило, составляет не менее 1 мг/мл (например, по меньшей мере 5 мг/мл, по меньшей мере 10 мг/мл, по меньшей мере 25 мг/мл, по меньшей мере 50 мг/мл, по меньшей мере, 75 мг/мл, по меньшей мере, 100 мг/мл). Наборы или другие изделия производства могут дополнительно включать другие вещества, желательные с коммерческой точки зрения и с точки зрения удобства пользователя, в том числе другие буферы, разбавители, фильтры, иглы, УИДЛС, катетеры, шприцы и вкладыши с инструкциями по применению.
[0256] Настоящее изобретение будет более понятным при рассмотрении следующих примеров. В то же время они не должны рассматриваться в качестве информации, ограничивающей рамки настоящего изобретения. Все процитированные источники включены посредством ссылок.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 1: Биораспределение
[0257] Основная задача данного исследования состояла в том, чтобы определить, можно ли доставить рекомбинантную I2S (идуронат-2-сульфатазу) человека в головной мозг взрослых мышей с MPS II при интратекальном введении в поясничный отдел. Шесть групп самцов мышей в возрасте 8-12 недель получали лечение, схема которого представлена в таблице 6.
ТАБЛИЦА 6
Схема лечения шести групп самцов мышей в возрасте 8-12 недель
Группа
N
Линия
Лечение
Объем
Доза
Доза/массу мозга
Путь введения
А
3
IKO
I2S
10 мкл
260 мкг
520 мг/кг
ИТ-поясничный
В
3
IKO
I2S
10 мкл
260 мкг
520 мг/кг
ИТ-поясничный
С
3
IKO
Без лечения
н.д.
н.д.
н.д.
н.д.
D
1
IKO
I2S
10 мкл
260 мкг
520 мг/кг
ИТ-поясничный
Е
3
IKO
Без лечения
н.д.
н.д.
н.д.
н.д.
F
3
С57В1/6
Без лечения
н.д.
н.д.
н.д.
н.д.
Схема введения: Животным делали до 3 инъекций идурсульфазы (10 мкл) интратекальным путем в поясничный отдел:
- Группы А и D: Были введены 3 дозы I2S в дни 1, 8 и 15
- Группа В: Были введены 2 дозы I2S в дни 1 и 8
- Группы С и Е: Контрольные мыши (IKO), не подвергавшиеся лечению
- Группа F: Контрольные мыши дикого типа, не подвергавшиеся лечению
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Животные:
[0258] Мышей размещали в группах до 4 особей в клетке в помещении для содержания с 12-часовым циклом свет-темнота. На протяжении всего эксперимента мыши получали корм для грызунов (LabDiet-5001, Сент-Луис, Миссури) и воду (Lehington, вода из городского водопровода Массачусетса, очищенная путем обратного осмоса) в неограниченном количестве. Уход за животными соответствовал рекомендациям, описанным в Руководстве по содержанию и использованию лабораторных животных (National Academy Press, Washington D.C., 1996). Используемую колонию молодняка IKO получали от четырех гетерозиготных самок мышей - носителей мутации IKO, которых получили из лаборатории д-ра Джозефа Мюнзера (Университет Северной Каролины). Самок-носителей скрещивали с самцами мышей исходной линии C57BL/6 (C57BL/6NTac, Taconic, Гудзон, Нью-Йорк), получая гетерозиготных самок и гемизиготных самцов с нокаутом, а также однопометных самцов и самок дикого типа. Генотип всего потомства определяли посредством ПЦР тканевой ДНК. Все животные, применяемые в данном эксперименте, были самцами, у которых был идентифицирован гемизиготный IKO (-/0) или однопометными самцами дикого типа (ДТ) (+/0) в возрасте от 8 до 12 недель.
Идурсульфаза:
[0259] Двадцать два мл I2S [рекомбинантной идурсульфазы человека] диализировали посредством четырех смен 2 л физиологического раствора на фосфатном буфере (PBS, ФБР). Затем I2S концентрировали на колонке Vivaspin и повторно суспендировали в конечном объеме ФБР 1 мл, после чего подвергали стерильной фильтрации с применением фильтра с диаметром пор 0,2 мкм. Конечная концентрация составляла 51 мг/мл.
Интратекальные инъекции в поясничный отдел:
[0260] Взрослых мышей подвергали анестезии посредством внутрибрюшинной инъекции 1,25% 2,2,2-трибромэтанола (авертина) в концентрации 200-300 мл/10 грамм массы тела (250-350 мг/кг). Шерсть на спине удаляли от основания хвоста до области лопаток, и обритую область протирали тампоном со скрабом на основе повидина/бетадина, и далее - спиртом. Над пояснично-крестцовым отделом позвоночника делали маленький разрез кожи по срединной линии (1-2 см), и находили место пересечения срединной линии спины и ближнего к голове края крыльев подвздошной кости (одиночная подвздошная кость). Мышца в подвздошной ямке (средняя ягодичная) представляет собой мышцу в форме сердца и две стороны верхушки «сердца» указывают приблизительное расположение крыльев подвздошной кости. Иглу 32 калибра, присоединенную к герметичному стеклянному шприцу Гамильтона объемом 10-20 мкл, вводили до тех пор, пока не возникало сопротивление со стороны нижележащей кости. Затем проводили инъекцию 10 мкл тестируемого вещества с приблизительной скоростью 2 мкл/20 секунд (10 мкл/2 минуты). Разрез кожи зашивали путем наложения клипс, как надлежит, и животному давали восстановиться в реабилитационной камере перед возвращением в соответствующую клетку.
Гистологическое исследование:
[0261] Животных умерщвляли через час после последней инъекции.
[0262] Ткани головного мозга и печени отбирали и фиксировали в 10% нейтральном буферном формалине, затем обрабатывали и заключали в парафин. Для окрашивания гематоксилином/эозином (Г и Э) и иммуногистохимического окрашивания (ИГХ) готовили парафиновые срезы толщиной пять мкм.
Окрашивание гематоксилином и эозином:
[0263] Мозг и печень срезы окрашивали Г и Э. В результате окрашивания ядра выглядели пурпурными, а цитоплазма - от розовой до красной. Препараты, окрашенные Г и Э, применяли для гистопатологической морфологической оценки.
Иммуногистохимия:
[0264] Для оценки биораспределения I2S депарафинизированные и регидратированные срезы головного мозга и печени инкубировали в течение ночи с моноклональными антителами мыши 2С4-2В2 (Maine Biotechnology Services, Портленд, штат Мэн, США) к рекомбинантной I2S человека, чтобы определить введенную I2S (или несоответствующий IgG мыши в качестве антитела отрицательного контроля; Vector Laboratories, Барлингейм, штат Калифорния, США). После инкубации в течение ночи при 2-8°С добавляли антимышиный IgG овцы, конъюгированный с пероксидазой хрена. После дополнительной инкубации в течение 30 минут при 37°С добавляли раствор с меткой Tyramide-Alexa Fluor488 (Invitrogen Corp., Карлсбад, Калифорния) и инкубировали смесь еще 10 минут. Срезы накрывали покровными стеклами с применением среды для заключения с защитой от выцветания (VectaShield; Vector Laboratories), содержащей 1,5 мкг/мл 4’-6-диамидино-2-фенилиндола (DAPI) в качестве контрастного красителя для ядер, и рассматривали под многоканальным флуоресцентным микроскопом Nikon. В результате окрашивания I2S-положительные клетки выглядели зелеными, с синими ядрами, а фоновые области выглядели черными.
[0265] Для анализа эффективности срезы головного мозга и печени окрашивали IgG крысы против LAMP-1 (ассоциированный с лизосомами мембранный белок в качестве маркера лизосом) (Santa Cruz Biotechnology, Санта-Крус, штат Калифорния, США) в качестве первичного антитела. В качестве отрицательного контроля применяли несоответствующее антитело IgG крысы. Для амплификации целевого маркера применяли способ на основе ABC (наборы с авидин-биотин-пероксидазным комплексом от компании Vector Labs Барлингейм, Калифорния).
[0266] Вкратце, депарафинизированные срезы регидратировали и инкубировали с указанным первичным антителом. После инкубации в течение ночи при 2-8°С добавляли вторичный биотинилированный антикрысиный IgG кролика (Vector Labs Барлингейм, Калифорния) и инкубировали 30 минут при 37°С, затем пробы промывали и обрабатывали авидин-биотин-пероксидазным комплексом (Vector Laboratories) в течение 30 минут. Для развития окраски в качестве хромагена применяли 3,3-диаминобензидинтетрахлорид (ДАБ). Срезы затем подвергали контрастному окрашиванию гематоксилином и накрывали покровными стеклами. В результате окрашивания LAMP-1-положительные клетки выглядели коричневыми, а ядра - синими.
[0267] Отбирали показательные фотографии и анализировали площадь LAMP-1-положительных клеток с использованием программы Image-Pro Plus (Media Cybernetics, Inc., Вифезда, штат Мэриленд, США), затем проводили сравнительный статистический анализ с применением критерия Стъюдента.
Метод электронной микроскопии:
2
[0268] Ткани головного мозга от животных, получивших 3 дозы 12 S, фиксировали в 2,5% параформальдегида (ПФА)/2,5% глутаральдегида в 0,1М натрий-какодилатного буфера (рН 7,4) при 4 градусах в течение ночи. Затем пробы отмывали в какодилатном буфере (0,1М, рН 7,4) и затем фиксировали в тетраоксиде осмия, дегидратировали в спиртах и пропиленоксиде и заключали в смолу Epon. Ультратонкие срезы нарезали с толщиной 100 нм, окрашивали цитратом свинца и анализировали под просвечивающим электронным микроскопом Tecnai™ G Spirit BioTWIN.
Результаты
[0269] В головном мозге животных, получавших только носитель, I2S методом иммуногистохимии (ИГХ) не обнаруживалась. В отличие от этого у животных, получавших I2S, клетки оболочек мозга, нейроны больших полушарий и мозжечка были окрашены I2S-положительно. Сигнал окрашивания был сильнее у животных, получивших 3 дозы (Фигура 1).
[0270] В тканях головного мозга мышей IKO, получавших только носитель, во всем головном мозге обнаруживалась вакуолизация клеток - гистопатологический признак лизосомальной болезни накопления, в отличие от животных дикого типа. У мышей IKO, получавших I2S имело место повсеместное снижение вакуолизации клеток от поверхности коры больших полушарий, хвостатого ядра, таламуса, мозжечка до белого вещества по сравнению с животными, не получавшими препарата (Фигура 2). Окрашивание на ассоциированный с лизосомами мембранный белок-1 (LAMP-1) в качестве маркера активности лизосом и болезненного состояния, выявило повышенную активность лизосом в клетках микроглии, оболочек мозга и периваскулярных клетках мышей IKO, получавших только носитель, по сравнению с животными дикого типа. У мышей, получавших I2S интратекально, имело место выраженное снижение иммунного окрашивания LAMP-1. Указанное снижение характеризовалось уменьшением числа LAMP-1-положительных клеток и более светлым окрашиванием. Указанное снижение обнаруживалось во всем головном мозге от поверхности коры больших полушарий, хвостатого ядра, таламуса, мозжечка до белого вещества (Фигура 3) у животных, получивших как 2, так и 3 дозы I2S. Морфометрический анализ иммуноокрашивания LAMP-1 разных областей головного мозга подтвердил, что имело место значимое снижение LAMP-1-положительного окрашивания во всех исследуемых областях головного мозга (Фигура 4).
[0271] Электронно-микроскопическое исследование клеток головного мозга у мышей IKO, получавших только носитель, выявило увеличенные вакуоли, содержащие аморфные гранулы с накопленным веществом и включения с пластинчатыми и зебравидными структурами. Указанные типичные патологические признаки лизосомального накопления на ультраструктурном уровне снижались у мышей, получавших I2S интратекально (Фигура 5).
[0272] В печени у животных, получавших только носитель, I2S-положительного окрашивания не было. У мышей, получавших I2S интратекально, большое количество введенной I2S явно обнаруживалось синусоидальных клетках (Фигура 6), что указывает на то, что I2S, введенная в интратекальное пространство, циркулировала в СМЖ и затем всасывалась путем арахноидальной грануляции в кровеносную систему.
[0273] В тканях печени мышей IKO, получавших только носитель, на основании Г и Э окрашивания и сильного иммуноокрашивания LAMP-1 были продемонстрированы выраженная вакуолизация клеток и аномально высокая активность лизосом по сравнению с мышами дикого типа. После интратекального введения I2S было выявлено значимое снижение вакуолизации клеток и иммуноокрашивание LAMP-1 в печени. Окрашивание Г и Э выявило внутрицитоплазматическую вакуолизацию, которая почти полностью исчезала, и структура клеток печени была почти нормальной (Фигура 7).
[0274] Мышам IKO рекомбинантную I2S человека вводили интратекально в поясничный отдел для доставки в головной мозг, и вводимая I2S вызывала повсеместное улучшение гистопатологических признаков в разных отделах головного мозга.
- Вводимая I2S определялась в клетках оболочек мозга и в нейронах головного мозга.
- Снижала вакуолизацию клеток во всем головном мозге, что определялось посредством как световой, так и электронной микроскопии.
- Снижала уровень лизосомального маркера LAMP-1 во всем головном мозге.
- Вводимая интратекально I2S проходила в периферические кровеносные сосуды и вызывала улучшение в печени как по морфологии, так и по уровню гистологического маркера.
ПРИМЕР 2: ТОКСИКОЛОГИЯ
[0275] В настоящем примере проиллюстрированы клинические признаки, ассоциированные с идурсульфазой, которую вводили раз в месяц в форме интратекальной болюсной инъекции яванским макакам. Для достижения данного результата 14 самцов яванским макаков случайным образом распределяли в пять лечебных групп, как указано в следующей ниже Таблице 7.
ТАБЛИЦА 7
СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА
Группа
Количество животных
Номинальная доза (мг)
Объем дозы (мл)
1
3
0
1
2
3
3
1
3
3
30
1
4
3
150
1
5
2
100
1
[0276] Животные из всех групп получали препарат с частотой три раза в месяц ИТ на уровне поясничного отдела позвоночника. Дозу в объеме 1 мл вымывали из системы катетера 0,3 мл фосфатно-солевого буферного раствора (ФБР). За один-два дня до каждого введения препарата из ИТ порта доступа на уровне задней мозжечково-мозговой цистерны отбирали приблизительно 2 мл СМЖ. В указанное время также отбирали пробы крови (2 мл). У животных из группы 5 кровь (2 мл) и СМЖ (0,1 мл) отбирали перед введением препарата, а также через 0,5, 1, 2, 4, 8, 24 и 48 часов после введения первой дозы препарата. Клинические признаки регистрировали по меньшей мере два раза в день. Вскрытие проводили приблизительно через 24 часа после введения третьей дозы, при этом отбирали и сохраняли выбранные ткани.
[0277] В 1-й день все три животные из группы 4 (150 мг) проявляли минимальное подтягивание задних конечностей в первые 3-12 минут после введения, что продолжалось в течение 5-15 минут; указанный признак, как предполагается, связан с тестируемым веществом. Изменений массы тела, потребления пищи и показателей неврологического/физикального обследования, которые можно было бы связать с тестируемым веществом, не возникало.
[0278] Представлен анализ проб сыворотки и СМЖ, а также анализ вводимого раствора препарата. В разных тканях, полученных от яванских макаков, наблюдался разброс активности эндогенной идурсульфазы; в головном и спинном мозге эндогенная активность была выше, чем в исследуемых периферических органах, включая печень, сердце и почки. Введение идурсульфазы было ассоциировано с дозозависимым повышением активности идурсульфазы в разных областях головного мозга, а также в стволе головного мозга и спинном мозге. ИТ доставка не приводила к определяемым различиям между правым и левым полушариями мозга. Имело место явное дозозависимое увеличение активности идурсульфазы в следующих органах: головной мозг, печень, сердце и почки. Иммуноокрашивание идурсульфазы в головном мозге продемонстрировало дозозависимое повышение интенсивности окрашивания. В группе, получавшей 3 мг, наблюдалось окрашивание клеток оболочек мозга и ограниченного числа клеток глии под оболочками; у животных лечебной группы, получавшей 3 мг, не наблюдалось явного окрашивания нейронов. В спинном мозге окрашивание идурсульфазы было положительным и дозозависимым, и максимальная интенсивность окрашивания была в поясничном отделе, где производили ИТ введение идурсульфазы. Интенсивность окрашивания идурсульфазы в печени, почках и сердце была дозозависимой и согласовывалась с повышенной активностью идурсульфазы в указанных органах.
[0279] В заключение следует отметить, что ИТ введение идурсульфазы в дозах до 150 мг с частотой раз в месяц не вызывало нежелательных эффектов. Таким образом, уровнем отсутствия наблюдаемых нежелательных эффектов (NOAEL) был признан уровень 150 мг - максимальная доза, тестируемая в данном исследовании. Введение идурсульфазы было связано с дозозависимым повышением активности идурсульфазы в ЦНС и приводило к системному повышению уровня и активности I2S в печени, почках и сердце.
[0280] Тестируемое вещество - идурсульфазу - поставляли в форме растворов для введения в 154 мМ NaCl, 0,005% полисорбата 20, рН 5,3-6,1. Номинальные концентрации в поставляемых растворах для введения составляли 0,3, 30 или 150 мг/мл. Тестируемое вещество хранили в морозильнике при температуре от -82° до -79°С. В качестве агента для промывки катетера после введения дозы и после последовательного отбора проб СМЖ применяли фосфатно-солевой буфер (ФБР) рН 7,2. ФБР получали от компании Gibco, Invitrogen Corporation.
Подготовка исследуемого вещества
[0281] В первый день введения препарата в каждый интервал времени по одному флакону каждой концентрации вынимали из морозильного шкафа (-80°С) и давали разморозиться на рабочем столе при комнатной температуре. Как только раствор размораживался, флаконы для групп 1, 2 и 3 маркировали, взвешивали и по 1 мл раствора отбирали через фильтр с диаметром пор 0,22 мкл для каждого животного, которому планировали сделать инъекцию. После того как все дозы были введены, указанные флаконы взвешивали повторно и убирали в холодильник.
[0282] В следующий день (день введения препарата для животного 003, группа 4 и группа 5) раствор для введения для групп 1 и 4 брали из холодильника и оставляли на рабочем столе, чтобы препарат достиг комнатной температуры. При достижении комнатной температуры флаконы с препаратом для групп 1 и 4 взвешивали, флакон для группы 4 маркировали, и по 1 мл раствора отбирали через фильтр для каждого животного, которому планировали сделать инъекцию в группах 1 и 4. Раствор для введения для группы 5 затем готовили путем введения соответствующего количества раствора для группы 4 и группы 1 (основы) в полипропиленовый флакон. Количество, добавляемое из растворов для групп 1 и 4, регистрировали. Указанный раствор перемешивали путем аккуратного переворачивания флакона, и дозы объемом 1-2 мл для животных из группы 5 отбирали через фильтр. Флаконы с препаратом для групп 1 и 4 повторно взвешивали после завершения введения препарата, и флаконы (группы 1-5) помещали в морозильник.
[0283] Четырнадцать животных случайным образом распределяли в группы лечения, описанные в Таблице ниже.
[0284] ИТ путь введения был выбран, поскольку данный путь предполагается применять для людей. Дозы идурсульфазы, которые были выбраны для данного исследования (3, 30, 100, и 150 мг/мл), выбирали, чтобы оценить биораспределение разных доз фермента в центральной нервной системе (ЦНС) низших приматов после трех последовательных ИТ болюсных инъекций в поясничный отдел с частотой раз в месяц.
Клинические наблюдения
[0285] Общая частота клинических признаков была минимальной. На протяжении всего исследования ни у одного животного из группы 1 (контроль), группы 2 (2 мг), группы 3 (30 мг) или группы 5 (100 мг) не было клинических признаков, которые рассматривались бы как связанные с тестируемым веществом.
[0286] В день 1 все животные из группы 4 (150 мг) (012-014) проявляли минимальное подтягивание задних конечностей в первые 3-12 минут после введения, что продолжалось в течение 5-15 минут. Указанный признак, как предполагается, был связан с тестируемым веществом, и он не наблюдался ни в одной из групп, получавших более низкие дозы. Не было никаких других клинических признаков, возникавших непосредственно после введения первой дозы или в указанные дни непосредственно после введения тестируемого вещества. Единственным дополнительным признаком, наблюдаемым у животных группы 4, был единственный эпизод рвоты у животного 013 в день 35.
[0287] Введение тестируемого вещества в форме однократной интратекальной болюсной инъекции не было связано с какими-либо макроскопическими или микроскопическими изменениями, если не учитывать изменения, присущие имплантации устройств для доставки лекарственных препаратов. Все группы, включая контрольную группу, демонстрировали микроскопические изменения в оболочках мозга, отражающие собой воспалительные реакции на систему доставки лекарственных препаратов. У животных, получавших дозы тестируемого вещества 30 мг и более, была тенденция к более выраженному эозинофильному компоненту в воспалительной реакции в оболочках мозга.
[0288] Поскольку различия между животными, получавшими только носитель и тестируемое вещество, были такими слабыми, уровнем отсутствия наблюдаемых нежелательных эффектов (NOAEL) был признан уровень 150 мг - максимальная доза, тестируемая в данном исследовании.
[0289] Общая воспалительная реакция в оболочках мозга во всех группах (включая контроль) была несколько более выраженная, чем та, что наблюдалась ранее в исследовании интратекального пути введения такой же длительности у обезьян. Однако было сделано предположение, что возможно это было связано с некоторыми свойствами носителя или влиянием введения препарата за 24 часа до вскрытия.
[0290] Окрашивание головного мозга на идурсульфазу было положительным у всех животных, получавших препарат, за исключением животных из группы 3 мг, и максимальная интенсивность окрашивания обнаруживалась в группе, получавшей 150 мг (Фигуры 16, 17, 18 и 19). В группе, получавшей 3 мг, положительное окрашивание наблюдалось только в клетках оболочек мозга и небольшом числе клеток глии под оболочками; в нейронах введенной индурсульфазы не обнаруживалось. В группах, получавших более высокие дозы (30, 100 и 150 мг) сильное положительное окрашивание идурсульфазы демонстрировали крупные популяции нейронов больших полушарий, а также клетки оболочек мозга, клетки глии и периваскулярные клетки. Иммуноокрашивание идурсульфазы выявило широкое распределение введенной идурсульфазы в нейронах больших полушарий, начиная от нейронов в слое I на поверхности рядом с оболочками мозга, и заканчивая нейронами в более глубоком слое VI, соседним с белым веществом (Фигуры 20, 21 и 22). Выраженное окрашивание нейронов наблюдалось в группе, получавшей 150 мг (Фигура 23). У всех животных (группы доз 30-150 мг) не выявлялось выраженных различий в результатах иммуноокрашивания нейрональной идурсульфазы между передним, средним и задним отделами головного мозга.
[0291] Окрашивание на идурсульфазу было положительным в спинном мозге всех животных, и максимальная интенсивность окрашивания была в поясничном отделе (Фигуры 24 и 25). Иммуноокрашивание идурсульфазы также было дозозависимым. В группе, получавшей 150 мг, сильную положительную окраску идурсульфазы демонстрировали нейроны, клетки оболочек мозга, клетки глии, периваскулярные клетки и клетки эпи/пери/эндоневрия (соединительные клетки), окружающего нервные волокна (Фигуры 26 и 27).
[0292] В печени у всех животных положительное окрашивание идурсульфазы обнаруживалось в синусоидальных клетках (купферовских клетках и клетках эндотелия). В месте с тем, в гепатоцитах животных из группы, получавшей 3 мг препарата (Фигура 28), идурсульфаза не определялась, тогда как в группах, получавших более высокие дозы, обнаруживалось положительное окрашивание идурсульфазы в гепатоцитах, а максимальная интенсивность окрашивания была у животных группы, получавшей 150 мг (Фигуры 29, 30 и 31).
[0293] В группе, получавшей 3 мг препарата, положительного окрашивания идурсульфазы не наблюдали (Фигура 22). В отличие от этого в группах, получавших 30, 100 и 150 мг, интерстициальные клетки демонстрировали положительное окрашивание идурсульфазы, и выраженная окраска наблюдалась в группе, получавшей 150 мг - в том, что касается числа положительно-окрашенных клеток и интенсивности окрашивания (Фигуры 33, 34 и 35).
Почки
[0294] У животных из группы, получавшей 3 мг, идурсульфаза либо не определялась, либо определялись малые ее количества (Фигура 36). Однако в группах, получавших 30 и 100 мг, положительное окрашивание идурсульфазы демонстрировали клетки клубочков и интерстициальные клетки (Фигуры 37 и 38). В группе, получавшей 150 мг, помимо выраженного окрашивания клеток клубочков и интерстициальных клеток, иммуноокрашивание идурсульфазы дополнительно выявило окрашивание клеток проксимальных канальцев (Фигура 39).
ОБСУЖДЕНИЕ
[0295] Связанных с тестируемым веществом клинических признаков или влияния на массу тела, потребление пищи и показатели неврологического/физикального обследования не было. В 1-ый день животные из группы 4 (150 мг) проявляли минимальное подтягивание задних конечностей в первые 3-12 минут после введения, что продолжалось в течение 5-15 минут; указанный признак, как предполагается, был связан с тестируемым веществом.
[0296] Введение идурсульфазы было ассоциировано с дозозависимым повышением активности идурсульфазы в разных областях головного мозга, а также в стволе головного мозга и спинном мозге. Максимальный уровень интенсивности окрашивания в спинном мозге наблюдался в поясничном отделе, где происходило ИТ введение идурсульфазы. ИТ введение идурсульфазы приводило также к системному воздействию с дозозависимым увеличением интенсивности окраски в печени, почках и сердце. У животных, получавших дозы тестируемого вещества 30 мг и более, была тенденция к более выраженному эозинофильному компоненту в воспалительной реакции в оболочках мозга, но данное различие не было сочтено биологически значимым.
[0297] ИТ введение идурсульфазы в дозах до 150 мг с частотой раз в месяц не вызывало нежелательных эффектов. Таким образом, уровнем отсутствия наблюдаемых нежелательных эффектов (NOAEL) был признан уровень 150 мг - максимальная доза, тестируемая в данном примере. Введение идурсульфазы было связано с дозозависимым повышением активности идурсульфазы в ЦНС и развивающимся как следствие повышением уровня в печени, почках и сердце.
ПРИМЕР 3: ФК (в сыворотке и СМЖ) I2S, доставляемой интратекально
[0298] В настоящем примере описан анализ сыворотки и спинномозговой жидкости (СМЖ), проводимый в рамках 6-месячного исследования токсичности идурсульфазы, вводимой раз в месяц в форме болюсной интратекальной инъекции в поясничный отдел и раз в неделю в форме болюсной внутривенной инъекции яванским макакам, с целью определения концентрации тестируемого вещества (ТВ).
СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА
[0299] Цель настоящего исследования состояла в оценке многократного интратекального (ИТ) введения идурсульфазы (I2S) в течение шести месяцев с точки зрения токсикологии и фармакологической безопасности. Схема эксперимента показана в Таблице 8.
ТАБЛИЦА 8
СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА
№ группы
Количество животных
Внутривенная доза (мг/кг)
Количество ВВ доз
ИТ-доза (мг)
Количество ИТ-доз
1 год
6
DC (физиологический раствор)
23
DC (ФБР)
6
2
12 год
0 (ВВ носитель)
23
0 (ИТ носитель)
6
3 год
12 год
0,5
23
3
6
4
6
0,5
23
30
6
5
12
0,5
23
100
6
DC - контроль устройства: животные в 1-й группе, которым не вводили носитель или тестируемое вещество.
Исследуемое вещество
Идентификация: Идурсульфаза для ВВ введения - (2,0 мг/мл)
ИТ введение - идурсульфаза (0 мг/мл)
идурсульфаза (3 мг/мл)
идурсульфаза (30 мг/мл)
идурсульфаза (100 мг/мл)
Методы определения:
[0300] Анализы с целью определения концентрации идурсульфазы проводили методом ELISA (твердофазный иммуноферментный анализ). До умножения на коэффициент разведения предел определения (ПО) = 1,25 нг/мл. Скрининг проб проводили при разведении 1:50, следовательно, чувствительность анализа составила 62,5 нг/мл. Пробы, выходящие за пределы калибровки, также разводили и тестировали повторно при соответствующем разведении, которое давало значение в пределах калибровочной кривой. Выбранные пробы анализировали дополнительно путем определения активности ферментов. ПО для указанного определения составляет 0,18 мЕ/мл при минимальном разведении пробы 1:150.
[0301] У всех животных из групп 1 и 2, которые получали физиологический раствор или носитель, соответственно, уровень идурсульфазы в крови был в диапазоне от 138 нг/мл и <62,5 нг/мл (или <ПО) на протяжении всего ВВ и ИТ введения. Из 200 протестированных проб СМЖ, отобранных у животных из групп 1 и 2, в 62 был продемонстрирован уровень I2S выше ПО определения. Из них 7 значений были высокими (>1000 нг/мл). В еще одной пробе, отобранной перед 3-ей ИТ дозой, уровень I2S был выше 1000 нг/мл.
[0302] Затем пробы тестировали на активность идурсульфазы. В каждом случае результаты определения активности указывали на наличие I2S, и когда рассчитали приблизительную концентрацию I2S на основании уровней активности, результаты были в пределах 20% разброса относительно полученных с использованием ELISA с антигеном (см. Таблицу 9). Также посредством определения активности фермента тестировали дополнительные выбранные случайным образом пробы СМЖ с результатами ELISA с антигеном ниже ПО, чтобы исключить любую неспецифическую активность.
ТАБЛИЦА 9
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОБ СМЖ
Номер животного
Группа
Доза
Количество доз
Путь введения
Момент времени
Результаты ELISA (мг/мл)
Результаты определения активности (мЕ/мл)
Расчетные нг/мл на основании активности
Расчетный % от измеренного
003
1
Физиологический раствор
5
ИТ
Перед введением
1392
4,7
1173
119%
003
1
Физиологический раствор
6
ИТ
Перед введением
7322
29,9
7469
96%
004
1
Физиологический раствор
2
ИТ
Через 2 ч
17045
62,1
15527
110%
006
1
Физиологический раствор
6
ИТ
Через 4 ч
16435
70,7
17682
93%
006
1
Физиологический раствор
1
ИТ
Перед введением
1320
5,3
1319
100%
0016
2
Носитель
1
ИТ
Через 2 ч
3070
11
2743
112%
017А
2
Носитель
мес. 3
IV
Через 4 ч
2236
8,8
2194
102%
046
5
100 mg/kg
3
ИТ
Перед введением
2086
7
1750
119%
[0303] В указанном исследовании пробы сыворотки и СМЖ анализировали с целью определения концентрации идурсульфазы. Пробы сыворотки отбирали по следующему графику:
ВВ дозы: перед введением препарата и через 2 часа после введения дозы 1-10, перед введением препарата и через 4 часа после введения дозы 11-23, и при вскрытии.
ИТ дозы: перед введением препарата и через 2 часа после введения дозы 1 и 2, перед введением препарата и через 4 часа после введения дозы 3-6, и при вскрытии. Пробы СМЖ отбирали по следующему графику:
ВВ дозы: перед введением препарата и через 2 часа после введения дозы 1, и через 4 часа после введения дозы 3 и 6.
ИТ дозы: перед введением препарата и через 2 часа после введения дозы 1 и 2, перед введением препарата и через 4 часа после введения дозы 3-6, и при вскрытии.
[0304] В целом, из сыворотки идурсульфаза выводится быстрее, чем из СМЖ.
[0305] Уровень идурсульфазы у животных из групп 1 и 2, которые получали физиологический раствор или носитель, соответственно, во все тестируемые моменты времени был ниже либо равен 138 нг/мл. У некоторых животных указанный уровень был ниже предела определения (ПО).
[0306] Меньшее число проб СМЖ от животных из групп 1 и 2 демонстрировали значения выше ПО определения, 7 проб составили заметное исключение - уровень в них был высоким (>1000 нг/мл). В одной из проб, отобранных у одного животного перед ИТ введением дозы 3, уровень идурсульфазы также был выше 1000 нг/мл.
[0307] Пробы, продемонстрировавшие такие не соответствующие общей тенденции результаты, подвергли повторному анализу и подтвердили результат. Кроме того, в указанных пробах проводили анализ активности фермента идурсульфазы. Результаты измерения активности также подтвердили высокий уровень идурсульфазы с отклонением не более 20% от результата, полученного способом определения массы идурсульфазы (Таблица 9).
[0308] Специфичность определения активности верифицировали в данной когорте проб путем случайного тестирования проб СМЖ с результатами определения массы идурсульфазы ниже ПО, и подтвердили, что уровень идурсульфазы в указанных пробах действительно был ниже ПО (данные не показаны).
ПРИМЕР 4: СОСТАВ
[0309] В данном Примере приведено обобщение фармацевтических исследований, выполненных для разработки составов лекарственного вещества и лекарственного продукта идурсульфаза-IT вещества наркотиками и продуктов в рамках фазы I/II клинических испытаний.
[0310] В связи с ограничениями для вспомогательных веществ, пригодных для доставки в ЦНС, усилия по разработке состава для интратекальной доставки идурсульфазы были сосредоточены на снижении уровня фосфата и полисорбата 20 при сохранении стабильности, эквивалентной стабильности состава I2S для системной доставки.
[0311] С целью изучения влияния уровня фосфата и полисорбата провели три ключевых скрининговых исследования в стрессовых условиях. Они включали замораживание-оттаивание, стрессовое встряхивание и стрессовое термическое воздействие. Результаты показали, что при низкой концентрации белка (2 мг/мл) состав на основе физиологического раствора являлся более стабильным по отношению к стрессовому замораживанию-оттаиванию. При высокой концентрации белка (100 мг/мл) стрессовое замораживание-оттаивание не вызывало проблем с нестабильностью как для состава на основе физиологического раствора, так и для фосфат-содержащего состава. Исследование стрессового встряхивания подтвердило, что 0,005% полисорбат 20 защищал белок от стрессового встряхивания. Исследования термической стабильности продемонстрировали, что состав на основе физиологического раствора был более стабилен по сравнению с составом, содержавшим фосфат. Кроме того, рН состава на основе физиологического раствора можно поддерживать на уровне 6,0 в течение 24 месяцев при 2-8°С. Обнаружено, что количество остаточного фосфата, связанного с белком, а также повышенная концентрация белка вносили вклад в рН-стабильность конечного состава.
Методы
Влияние стрессового замораживания/оттаивания на стабильность идурсульфазы в составах на основе физиологического раствора и фосфата
[0312] Чтобы оценить влияние замораживания/оттаивания на стабильность идурсульфазы в различных составах, вирусные SEC-пулы четырежды обменивали/концентрировали с использованием Centricon Plus в 150 мМ NaCl или 137 мМ NaCl с 20 мМ фосфата натрия (рН обоих составов был равен 6,0). Заданные концентрации белка составили 2 мг/мл и 100 мг/мл. Все растворы фильтровали через 0,22-мкм ПВДФ-фильтр. Растворы разделили на аликвоты по 1 мл в 2-мл флаконы из боросиликатного стекла. Флаконы помещали на средней полке камеры лиофилизатора и окружали флаконами с плацебо. Образцы замораживали в ходе программируемого цикла замораживания/оттаивания (выдерживание в течение 1 часа при 20°С и замораживание до -50°С при скорости 1°С/мин.) Затем оттаивали в две стадии при скорости 0,03°С/мин от -50°С до -25°С, выдерживали в течение 24 часов при -25°С и позволяли оттаять до 2-8°С). После двух или трех циклов замораживания/оттаивания образцы анализировали по внешнему виду и с помощью эксклюзионного ВЭЖХ-анализа.
Действие стрессового встряхивания/сдвига на идурсульфазу в растворах фосфата и NaCl
[0313] Исследования идурсульфазы при встряхивании выполняли при различных концентрациях белка. Протестированные концентрации белка составляли 2 мг/мл, 8 мг/мл и 90-100 мг/мл в 137 мМ NaCl с 20 мМ фосфата (рН 6,0) или 154 мМ NaCl (рН 6,0) самого по себе. Для оценки необходимости присутствия полисорбата при тестируемых условиях вносили различные количества PS-20. Растворы делили на аликвоты по 1,2 мл в 2-мл стеклянных флаконах и затем встряхивали на орбитальном шейкере при 250 об/мин и температуре окружающей среды в течение 24 часов. В начальный момент и через 24 часа оценивали внешний вид, отбирали 0,1-мл аликвоты в 0,5-мл полипропиленовых пробирках и замораживали их при температуре ниже ≤ -65°С до анализа с помощью эксклюзионной ВЭЖХ.
[0314] Для первого подтверждения влияния уровня полисорбата 20 проводили имитационное исследование транспортировки материала путем 3-часовой перевозки автотранспортом с последующим 1-часовым испытанием на герметичность при гарантированном уровне качества 1, используя случайные параметры теста (выполнялось в Lansmont (Лансинг, штат Мичиган, США)). Образцы анализировали, определяя внешний вид частиц и наличие растворимых агрегатов с помощью эксклюзионной ВЭЖХ.
[0315] Для проверки действия стрессового перемешивания на стабильность состав на основе физиологического раствора (50 мг/мл, 154 мМ NaCl и 0,005% PS-20) разливали по 1,3 мл в 3-мл стеклянные флаконы I типа и закупоривали 13-мм пробкой, содержавшей якорь магнитной мешалки, покрытый тефлоном (длиной 8 мм и диаметром 2 мм). Флаконы помещали на плиту смесителя, настроенного на 6-ю скорость (выбор настройки 6 соответствовал максимальной скорости, не вызывавшей избыточного пенообразования). Внешний вид определяли в моменты времени 0, 2, 24, 48 и 72 часа. Исходный образец и образец через 72 часа перемешивания проверяли с помощью эксклюзионной ВЭЖХ.
Исследования термической стабильности составов
[0316] Термическую стабильность сравнивали в шести составах. Выбор указанных составов основывался на двух параметрах. Первым параметром являлось то, что концентрация белка должна была находиться в пределах терапевтических диапазонов для доставки в ЦНС. Вторым параметром была необходимость контролировать действие концентрации фосфата на стабильность. В вирусных отфильтрованных SEC-пулах осуществляли замену буфера и концентрирование, используя Centricon Plus-80. Достигались заданные концентрации белка 50 и 100 мг/мл. В указанные шесть составов вносили 1% раствор полисорбата 20 до конечной концентрации 0,01% PS-20. Материал фильтровали через 0,22-мкм ПВДФ-фильтр и разливали по 0,5 мл в 2-мл флаконы из боросиликатного стекла. Эти флаконы помещали в условия стрессовой оценки стабильности (40°С), ускоренного исследования стабильности (25°С) и хранения в реальном времени (2-8°С) в перевернутом положении. Образцы, подвергаемые оценке стабильности, тестировали в каждый момент времени, используя эксклюзионную ВЭЖХ, оценку OD320, сильную анионообменную ВЭЖХ, электрофорез в ДСН-ПААГ (Кумасси), оценку рН и активности.
Оценка контроля рН в составе на основе физиологического раствора
[0317] Для понимания того, как поддерживается рН состава на основе физиологического раствора, выполняли следующие исследования.
Оценка остаточного фосфата в составах на основе физиологического раствора
2
[0318] Вирусный отфильтрованный SEC-пул (2 мг/мл идурсульфазы, 137 мМ NaCl, 20 мМ фосфата натрия, рН 6,0) концентрировали и подвергали диафильтрации, используя систему Millipore TFF system и 50-см фильтр Millipore Pellicon Biomax 30. В образцах определяли количество фосфата, связанного с белком, через 7Х, 10Х и 15Х циклов диафильтрации в 0,9% раствор NaCl (полученный при TK3). Кроме того, тестировали фильтрат после 10Х диафильтрации (не содержащий белка раствор, прошедший через систему фильтрации) и физиологический раствор, используемый на стадии фильтрации.
Определение влияния концентрации белка на рН
[0319] Для лучшего понимания того, как контролировать рН при отсутствии буфера (фосфата) выполняли исследования влияния белка. Чтобы определить вклад белка в рН, материал разбавляли 154 мМ NaCl (физиологическим раствором) до 30 мг/мл, 10 мг/мл, 2 мг/мл, 1 мг/мл, 0,1 мг/мл, 0,01 мг/мл и чистого физиологического раствора. Материал разливали в 2-мл полипропиленовые пробирки, внося по 1 мл раствора на пробирку. Образцы замораживали при ≤ -65°С на 1 час, оттаивали при комнатной температуре в течение 30 минут и трижды повторяли данный цикл. Начальное значение рН измеряли и сравнивали с рН после 3 циклов замораживания/оттаивания. рН также измеряли через 24 часа воздействия на образец окружающей среды (путем открытия крышки пробирки) для определения возможного влияния концентрации белка на сдвиг рН.
[0320] В связи с ограничениями для вспомогательных веществ, пригодных для доставки в ЦНС, усилия по разработке состава для интратекальной доставки идурсульфазы были сосредоточены на снижении уровня фосфата и полисорбата 20 при сохранении стабильности, эквивалентной стабильности состава I2S для системной доставки. Выполнили три ключевых скрининговых исследования в стрессовых условиях, включая исследования замораживания/оттаивания, стрессового встряхивания и термического стрессового воздействия.
Влияние замораживания/оттаивания на идурсульфазу в составах на основе физиологического раствора и фосфата
[0321] Как показано в Таблице 10, при низкой концентрации белка 2 мг/мл в составе, содержавшем 20 мМ фосфата образовывалось большее количество агрегатов после стрессового замораживания/оттаивания. В составе на основе физиологического раствора количество агрегатов оставалось на исходном уровне. Обнаружили, что при высокой концентрации белка (100 мг/мл) стрессовое замораживание-оттаивание не влияло на стабильность обоих составов (Таблица 11). Указанные данные свидетельствуют лучшей стабильности состава на основе чистого NaCl при стрессовом замораживании/оттаивании.
ТАБЛИЦА 10
ОБРАЗОВАНИЕ РАСТВОРИМЫХ АГРЕГАТОВ ПРИ НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕЛКА
2 мг/мл в 20 мМ фосфате, рН 6,0* % частиц с высокой молекулярной массой
2 мг/мл в физиологическом растворе, рН 6,0% частиц с высокой молекулярной массой
Исходный уровень
0,02%
0,05%
После замораживания/оттаивания
1,7%
0,04%
ТАБЛИЦА 11
ПРОФИЛЬ ЭКСКЛЮЗИОННОЙ ХРОМАТОГРАФИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТВОРИМЫХ АГРЕГАТОВ ПРИ ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕЛКА
100 мг/мл в 20 мМ фосфате, рН 6,0*
100 мг/мл в физиологическом растворе, рН 6,0
Исходный уровень
0,05%
0,06%
После замораживания/оттаивания
0,04%
0,07%
* Если состав содержал 20 мМ фосфата, для поддержания сопоставимой тоничности количество NaCl доводили до 137 мМ.
Действие стрессового встряхивания на идурсульфазу в растворе
[0322] Исследования встряхивания выполняли при трех уровнях концентрации белка 2, 8 и 100 мг/мл. Данные демонстрировали, что без полисорбата 20 происходило осаждение при всех концентрациях белка; кроме того, был отмечен высокий уровень растворимых агрегатов при 2 мг/мл (Таблицы 12-14). В то же время в присутствии крайне низкого уровня Р20, например, 0,005%, осаждение и агрегация по большей части предотвращались. Указанные данные свидетельствуют, что для защиты белка от стрессового встряхивания необходим низкий уровень полисорбата.
ТАБЛИЦЫ 12-14: ИССЛЕДОВАНИЕ ВСТРЯХИВАНИЯ В ЛАБОРАТОРНОЙ МОДЕЛИ (ВРАЩЕНИЕ ПРИ 250 ОБ/МИН В ТЕЧЕНИЕ 24 ЧАСА ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ)
Таблица 12
~ 2 мг/мл в 137 мМ NaCl и 20 мМ фосфата при рН 6
Концентрация Р20
Внешний вид
Эксклюзионная хроматография (% мономера)
0%
Наблюдались белковоподобные частицы
95,2%
0,0005%
Наблюдались белковоподобные частицы
99,4%
0,001%
Наблюдались белковоподобные частицы
99,4%
0,0025%
Наблюдались пылевидные частицы
99,7%
0,005%
Наблюдались пылевидные частицы
99,7%
0,01%
Наблюдались пылевидные частицы
99,8%
Таблица 13
~ 8 мг/мл в 137 мМ NaCl и 20 мМ фосфата при рН 6
Образец
Внешний вид
Эксклюзионная хроматография (% мономера)
Без PS-20 (встряхивание)
Наблюдались белковоподобные частицы
99,3%
0,005%
Частиц не наблюдалось
99,7%
Таблица 14
90-100 мг/мл в составе на основе физиологического раствора
Концентрация Р-20
Внешний вид
Эксклюзионная хроматография (% мономера)
Без PS-20
Наблюдались крупные белковоподобные частицы
100%
0,005%
Наблюдалось небольшое количество частиц
99,8
0,01%
Частиц не наблюдалось
99,9
* Контрольный образец (без встряхивания) содержал 99,8% мономера.
[0323] Для дополнительного подтверждения достаточности 0,005% для стабильности при встряхивании выполнили имитационное исследование транспортировки состава на основе физиологического раствора при 100 мг/мл белка и различных уровнях полисорбата 20, близкое к реальным условиям транспортировки. Результаты подтвердили, что 0,005% концентрация являлась достаточной (таблица 15).
ТАБЛИЦА 15
ВЛИЯНИЕ ПОЛИСОРБАТА 20 НА ВНЕШНИЙ ВИД И ОБРАЗОВАНИЕ РАСТВОРИМЫХ АГРЕГАТОВ ПРИ 100 МГ7МЛ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ РАСТВОРЕ ПОСЛЕ ИМИТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ
Полисорбат 20
Внешний вид
Эксклюзионная хроматография (% мономера)
0 (контроль) Без стрессовой транспортировки
Частиц не наблюдалось
99,8%
0
Наблюдалось <10 мелких частиц
99,9%
0,005%
Частиц не наблюдалось
99,8%
0,01%
Частиц не наблюдалось
99,8%
[0324] Влияние перемешивания с помощью якоря магнитной мешалки на стабильность состава на основе физиологического раствора, содержавшего 50 мг/мл идурсульфазы с 0,005% полисорбатом 20 обобщено в Таблице 16. Показано, что белок был устойчив к стрессу, вызванному перемешиванием с помощью якоря магнитной мешалки в течение 72 часов. Результаты подтвердили, что 0,005% концентрация являлась достаточной и в случае стрессового перемешивания.
ТАБЛИЦА 16
ВЛИЯНИЕ ПОЛИСОРБАТА 20 НА СТАБИЛЬНОСТЬ 53 МГ/МЛ ИДУРСУЛЬФАЗЫ ПРИ ЭНЕРГИЧНОМ ПЕРЕМЕШИВАНИИ
Внешний вид
Эксклюзионная ВЭЖХ, % мономера
Исходный уровень
2 ч
24 ч
48 ч
72 ч
Исходный уровень
72 ч
без осадка
без осадка
без осадка
без осадка
без осадка
99,96%
99,94%
Термическая стабильность ключевых кандидатов
[0325] Стабильность шести ключевых составов тестировали в течение 24 месяцев. Результаты указанных тестов обсуждаются в данном разделе.
Внешний вид
[0326] Все шесть составов выглядели слегка опалесцирующими и практически лишенными частиц при всех протестированных температурах и во все моменты времени.
OD320
[0327] Для оценки потенциального повышения мутности определяли значения OD320, обобщенные в Таблице 17. Показано, что после 24 месяцев хранения в замороженном состоянии значения OD320 для всех составов оставались на исходном уровне. После 24 месяцев хранения при 2-8 С составы на основе физиологического раствора остались на исходном уровне, а фосфатсодержащие составы обладали повышенными значениями OD320. После 3-6 месяцев при ускоренных условиях (25С) составы на основе физиологического раствора также обладали слегка увеличенными значениями OD320, однако фосфатсодержащие составы демонстрировали более значительный рост. Эти результаты показывают, что состав на основе физиологического раствора является более устойчивым к тепловому стрессу.
ТАБЛИЦА 17
СРАВНЕНИЕ OD320 ДЛЯ СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА И ФОСФАТА*
50 мг/мл, 154 мМ NaCl, рН 6,0
100 мг/мл, 154 мМ NaCl, pH 6,0
50 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,5
100 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,0
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
≤ -65°С
Исходный уровень
0,026
0,043
0,025
0,042
0,042
0,044
16 мес.
0,027
0,043
0,029
0,045
0,045
0,046
24 мес.
0,023
0,046
0,024
0,068
0,045
0,046
25°С
3 мес.
0,043
0,076
0,065
0,116
0,124
0,137
6 мес.
0,040
0,077
0,064
0,110
0,122
0,138
2-8°С
3 мес.
0,028
0,047
0,034
0,053
0,071
0,072
6 мес.
0,028
0,049
0,040
0,067
0,086
0,090
16 мес.
0,027
0,051
0,049
0,089
0,102
0,111
24 мес.
0,033
н/д
0,056
0,099
0,110
0,113
* Все составы содержали 0,01% полисорбата 20
Эксклюзионная ВЭЖХ
[0328] Сводные данные по всем составам, протестированным с помощью эксклюзионной ВЭЖХ, перечислены в Таблице. При хранении в течение 24 месяцев в замороженных условиях изменения по сравнению с исходным уровнем отсутствовали.
[0329] Через две недели в стрессовых условиях при 40°С все составы обладали повышенным уровнем растворимых агрегатов. Кроме того, фосфатсодержащие составы также демонстрировали "12-минутный" пик. В то же время через 1 месяц "12-минутные пики", наблюдавшиеся в фосфатсодержащих составах, казалось, исчезли. Кроме того, дальнейшее повышение уровня растворимых агрегатов по сравнению с моментом времени 3 недели отсутствовало (Фигура 8 и Таблица 18).
[0330] Через 6 месяцев при ускоренных условиях (25°С) повышенный уровень растворимых агрегатов во всех составах был минимальным. В то же время, все фосфатсодержащие составы демонстрировали "12-минутный" пик (Фигура 9 и Таблица 18).
[0331] Через 24 месяца в условиях длительного хранения (2-8°С) повышение растворимых агрегатов во всех составах также было минимальным. При всех условиях фосфатсодержащие составы также демонстрировали "12-минутный пик", незначительно увеличивавшийся с течением времени (Фигура 10 и Таблица 18).
[0332] Эти результаты показывают, что изменения в составах на основе физиологического раствора были, по меньшей мере, сопоставимы с изменениями фосфатсодержащих составов при всех условиях хранения.
ТАБЛИЦА 18
СРАВНЕНИЕ АГРЕГАЦИИ СОГЛАСНО ЭКСКЛЮЗИОННОЙ ВЭЖХ В СОСТАВЕ НА ОСНОВЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА И ФОСФАТА*
50 мг/мл, 154 мМ NaCl, рН 6,0
100 мг/мл, 154 мМ NaCl, рН 6,0
50 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,5
100 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,0
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
≤ -65°С
Исходный уровень
99,9
99,9
99,9
99,8
99,9
99,9
6 мес.
99,9
99,9
99,8
99,8 (0,03)<sup>a</sup>
99,8
99,8
16 мес.
99,9
99,8
99,9
99,8
99,8
99,9
24 мес.
99,8
99,8
99,8
99,9
99,8
99,8
40°С
2 недели
97,9
97,8
97,9 (0,23)<sup>a</sup>
97,8 (0,20)<sup>а</sup>
97,4 (0,34)<sup>а</sup>
97,5 (0,16)<sup>a</sup>
1 мес.
97,2
97,3
97,6
97,5
97,7
97,3
25°С
3 мес.
99,4
99,3
99,5 (0,22)<sup>а</sup>
99,4 (0,25)<sup>а</sup>
99,4 (0,30)<sup>a</sup>
99,6 (0,04)<sup>а</sup>
6 мес.
99,1
98,9
99,4 (0,25)<sup>а</sup>
99,2 (0,27)
99,2 (0,24)<sup>a</sup>
99,6 (0,02)<sup>a</sup>
2-8°C
3 мес.
99,8
99,7
99,9
99,7 (0,11)<sup>a</sup>
99,7 (0,11)<sup>a</sup>
99,7 (0,02)<sup>a</sup>
6 мес.
99,9
99,8
99,7 (0,06)<sup>a</sup>
99,7 (0,06)<sup>a</sup>
99,8 (0,09)
99,8
16 мес.
99,8
99,7
99,5 (0,46)<sup>а</sup>
99,4 (0,50)<sup>а</sup>
99,5 (0,42)<sup>а</sup>
99,8 (0,04)<sup>a</sup>
24 мес.
99,7
н/д
99,4 (0,50)<sup>а</sup>
99,4 (0,50)<sup>а</sup>
99,3 (0,54)<sup>а</sup>
99,6 (0,25)<sup>a</sup>
* Все составы содержали 0,01% полисорбата 20
<sup>а:</sup> Представленные значения являются высокомолекулярными веществами, которые элюируются ~12 минут при текущем способе эксклюзионной ВЭЖХ и часто называются "12-минутным пиком". Считается, что этот пик тесно связан с присутствием фосфата в составе.
Сильная анионообменная ВЭЖХ
[0333] Сводные данные для сильной анионообменной ВЭЖХ приведены в Таблице 19. При стрессовых/ускоренных условиях в составах на основе физиологического раствора появлялись несколько большие изменения (Фигуры 11 и 12), однако через 24 месяца при условиях длительного хранения изменения во всех составах отсутствовали (Таблица 19 и Фигура 13). Это означает, что составы на основе физиологического раствора были стабильны в течение 24 месяцев при 2-8 С.
ТАБЛИЦА 19
СРАВНЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ЗАРЯДА СОГЛАСНО СИЛЬНОЙ АНИОНООБМЕННОЙ ВЭЖХ ДЛЯ СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА И ФОСФАТА (ВСЕ СОСТАВЫ СОДЕРЖАЛИ 0,01% ПОЛИСОРБАТА 20) В ТЕЧЕНИЕ 24 МЕСЯЦЕВ
50 мг/мл, 154 мМ NaCl, рН 6,0
100 мг/мл, 154 мМ NaCl, pH6,0
50 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
100 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,0
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
Исходный уровень
А+В=51;E+F=18
A+B=51;E+F=18
А+В=52;E+F=18
А+В=50;E+F=18
А+В=51;E+F=17
А+В=52;E+F=18
40°С
2 недели
А+В=51;E+F=16
A+B=52;E+F=16
А+В=51;E+F=17
А+В=51;E+F=17
A+B=51;E+F=17
A+B=49;E+F=17
1 мес.
А+В=50;E+F=17
A+B=50;E+F=17
A+B=50;E+F<sup>=</sup>17
A+B=50;E+F=17
A+B=50;E+F=17
A+B=50;E+F=17
25°С
3 мес.
А+В=48;E+F=18
A+B=48;E+F=18
A+B=48;E+F=18
A+B=47;E+F=18
A+B=47; E+F=18
A+B=47;E+F=18
6 мес.
A+B=45;E+F=18
A+B=45;E+F=18
A+B=44; E+F=18
A+B=45;E+F=18
A+B=45;E+F=18
A+B=44;E+F=18
2-8°С
3 мес.
A+B=47;E+F=18
A+B=47;E+F=18
A+B=47;E+F=18
A+B=47;E+F=18
A+B=46;E+F=18
A+B=47;E+F=18
6 мес.
A+B=44;E+F=18
A+B=44;E+F=19
A+B=44;E+F=18
A+B=44;E+F=18
A+B-45;E+F=19
A+B=44;E+F=19
16 мес.
A+B=51;E+F=18
A+B=50;E+F=18
A+B=51;E+F=19
A+B=515E+F-18
A+B=49;E+F=19
A+B=50;E+F=18
24 мес.
A+B=52;E+F=18
A+B=52;E+F=18
A+B=52;E+F=18
A+B=52;E+F=18
A+B=52;E+F=17
A+B=51;E+F=18
pH
[0334] Таблица 20 демонстрирует, что рН всех составов оставался сопоставимым с исходным уровнем в течение 24 месяцев при 2-8°С. Для составов на основе физиологического раствора, несмотря на отсутствие буфера, рН поддерживался на постоянном уровне 6,0 в течение 24 месяцев.
ТАБЛИЦА 20
СРАВНЕНИЕ РН СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА И ФОСФАТА (ВСЕ СОСТАВЫ СОДЕРЖАЛИ 0,01% ПОЛИСОРБАТА 20) В ТЕЧЕНИЕ 24 МЕСЯЦЕВ ПРИ 2-8°С
50 мг/мл, 154 мМ NaCl, рН 6,0
100 мг/мл, 154 мМ NaCl, рН 6,0
50 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
100 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,0
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
Исходный уровень
6,03
6,00
6,43
6,41
5,96
6,47
24 мес.
6,06
н/д
6,42
6,44
6,01
6,53
Ферментативная активность
[0335] По сравнению с эталоном, удельная активность всех составов через 24 месяца при 2-8°С была эквивалентна при анализе изменений, что указывает на стабильность идурсульфазы в составе на основе физиологического раствора в течение 24 месяцев (Таблица 21).
ТАБЛИЦА 21
АКТИВНОСТЬ СОГЛАСНО ИОНООБМЕННОЙ ХРОМАТОГРАФИИ ПОСЛЕ 24 МЕСЯЦЕВ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ (2-8°С) В СОСТАВАХ НА ОСНОВЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА И ФОСФАТА
50 мг/мл, 154 мМ NaCl, pH 6,0
100 мг/мл, 154 мМ NaCl, pH 6,0
50 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, рН 6,5
100 мг/мл, 150 мМ NaCl, 5 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,5
100 мг/мл,137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub>, pH 6,0
100 мг/мл, 137 мМ NaCl, 20 мМ NaPO<sub>4</sub> pH 6,5
Удельная активность (Ед/мг)
43
н/д
42
51
49
45
* Удельная активность эталона при тестировании 24-месячных образцов составляла 56 Ед/мг.
Обнаружение остаточного фосфата, связанного с белком
[0336] Конечная стадия ультрафильтрации/диафильтрации (UF/DF) при изготовалении состава на основе физиологического раствора использовали для диафильтрации раствора белка из 137 мМ NaCl, 20 мМ фосфата натрия в 150 мМ NaCl. Чтобы изучить, как количество циклов диафильтрации влияет на остаточную концентрацию фосфата в конечном продукте, выполнили лабораторное исследование с использованием лекарственного вещества (2 мг/мл идурсульфазы, 137 мМ NaCl, 20 мМ фосфата натрия, pH 6,0). Лекарственное вещество вначале концентрировали до 50 мг/мл идурсульфазы, а затем диафильтровали в 150 мМ физиологический раствор. Отбор отбразцов выполняли на стадии диафильтрации 7х, 10х и 15х; содержание фосфата в образцах тестировали с помощью ICP. Результаты тестирования обобщены в Таблице 22. Показано, что физиологический раствор для диафильтрации не содержал фосфата. После стадии диафильтрации 7х белок содержал примерно 0,22 мМ фосфата, что превышало теоретически вычисленное значение. После стадии диафильтрации 10х ретентат белка содержал примерно 0,16 мМ фосфата, а фильтрат - лишь примерно 0,07 мМ фосфата, что указывало на связь фосфата с белком. После стадии диафильтрации 15х уровень фосфата снизился до 0,07 мМ.
[0337] Результаты исследования показали, что в лекарственном веществе оставалось примерно 0,2 мМ остатков фосфата, которые, вероятно, способствовали поддержанию pH 6,0 в составе на основе физиологического раствора.
ТАБЛИЦА 22
ФОСФАТ НАТРИЯ, ОСТАЮЩИЙСЯ С БЕЛКОМ ПОСЛЕ НЕСКОЛЬКИХ СТАДИЙ ДИАФИЛЬТРАЦИИ
ID образца
мкг/мл (м.д.)
мМ
Исходный материал DP04-002-X
н.д.
20
150 мМ раствор NaCl раствором (буфер для диафильтрации)
* Ниже чувствительности способа
0
Ретентат белка после 7х DF
21
0,22
Ретентат белка после 10x DF
15
0,16
Фильтрат (поток через фильтр) после 10X DF
7
0,07
Ретентат белка после 15х DF
7
0,07
DP06-004-X
21
0,22
* При тестировании исходного буфера на основе физиологического раствора фосфат не был обнаружен.
Влияние концентрации белка на поддержание рН состава
[0338] Из анализа содержания фосфата очевидно, что фосфат связывается с белком. Таким образом, ожидается, что препарат с высоким содержанием белка может связать большее количество фосфата, которое могло бы поддерживать рН лучше. Для проверки этой гипотезы белок в физиологическом растворе концентрировали до различных уровней и тестировали рН растворов после различных условий обработки. Результаты обобщены в Таблице 23.
[0339] Показано, что исходный рН растворов поддерживался в области примерно 6,0 независимо от концентрации белка. Однако после воздействия окружающей среды в течение 24 часов или трех циклов замораживания-оттаивания рН растворов содержавших 0,1 мг/мл белка или менее, не поддерживался на постоянном уровне в области примерно 6,0. рН растворов при концентрации белка выше 1 мг/мл поддерживается в области примерно 6,0. Эти данные подтвердили, что концентрация белка является определяющим фактором при поддержании рН растворов NaCl.
ТАБЛИЦА 23
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕЛКА НА РН НЕ СОДЕРЖАЩИХ БУФЕРА СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА
Концентрация белка (мг/мл)
Исходный рН
рН после 24 часов воздействия окружающей среды
рН после трех циклов замораживания-оттаивания *
60
6,1
6,1
6,1
30
6,1
6,1
6,1
10
6,1
6,0
6,1
2
6,0
5,9
5,9
1
6,0
5,8
6,0
0,1
5,9
5,6
5,8
0,01
6,0
5,6
5,8
0 (физиологический раствор)
6,1
5.7
5,6
* Образцы хранили при ≤ -65°С в течение по меньшей мере 1 часа и оттаивали при комнатной температуре в течение 0,5 часа, и указанный цикл повторяли трижды.
[0340] Результаты этого исследования демонстрировали, что идурсульфаза в составе на основе физиологического раствора (50 мг/мл идурсульфазы, 0,005% полисорбата, 150 мМ NaCl, рН 6,0) стабильна в течение по меньшей мере 24 месяцев при хранении при 2-8С. Этот состав оказался более стабильным по сравнению с фосфатсодержащим составом. Выбор 0,005% полисорбата 20 был достаточным для защиты белка от стрессового встряхивания. Кроме того, исследование показало, что рН состава на основе физиологического раствора может стабильно поддерживаться на уровне 6,0 в течение 24 месяцев при 2-8°С, в частности, вследствие наличия остаточного фосфата и высокой концентрации белка в конечном составе.
ПРИМЕР 5. БИОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ
[0341] После успешной демонстрации того, что интратекальное введение является эффективным путем доставки I2S к тканям ЦНС были проведены дополнительные исследования с целью определения, способна ли вводимая ИТ I2S распределяться в глубокие ткани головного мозга, и какова клеточная локализация введенной ИТ I2S. Лекарственную форму рекомбинантной идуронат-2-сульфатазы (I2S) человека готовили и разводили в основе из 154 мМ NaCl, 0,005% полисорбата 20 при рН 6,0.
[0342] Дозы 3 мг, 30 мг или 100 мг I2S вводили приматам, отличным от человека, раз в месяц через имплантируемый интратекальный порт в течение шести месяцев подряд. Схема исследования в общем виде представлена в Таблице 24 ниже.
ТАБЛИЦА 24
Группа
n
ВВ доза (мг/кг)<sup>a</sup>
ИТ доза (мг)<sup>a</sup>
Последний день исследования (количество животных)
6 месяцев
Восстановление
1
6
DC (ФР)
DC (ФБР)
6
-
2
12
0 (носитель)
0 (ИТ носитель)
6
6
3
12
0,5
3
6
6
4
6
0,5
30
6
-
5
12
0,5
100
6
6
Идурсульфаза, если не указано иное. DC (контроль устройства); ИТ (интратекально); ВВ (внутривенно); ФР (физиологический раствор); ФБР (фосфатно-солевой буфер, рН 7,2).
[0343] Многократное введение I2S приматам, отличным от человека, раз в месяц в течение 6 месяцев хорошо переносилось при максимальной из тестируемых доз, и с ним не было связано никаких значимых нежелательных токсических явлений. Через двадцать два часа после введения шестой и последней дозы I2S испытуемых низших приматов умерщвляли и отбирали ткани ЦНС, которые в дальнейшем исследовали.
[0344] Как было определено иммуногистохимическим (ИГХ) методом, имело место обширное внутриклеточное отложение I2S во всех клетках и тканях ЦНС. Белок I2S определялся во всех тканях головного мозга ИГХ методом, и имел место градиент отложения от коры больших полушарий до белого вещества желудочков. В сером веществе I2S определялась в нейронах больших полушарий, мозжечка, ствола мозга и спинного мозга у всех групп с зависимостью от дозы. В поверхностном сером веществе групп, получавших более высокие дозы, большое число нейронов в поверхностной коре демонстрировали I2S-положительное окрашивание (Фигура 40a). Также I2S определялась в нейронах таламуса (Фигура 40b), гипокампа (Фигура 40c), хвостатого ядра (Фигура 40d) и спинного мозга (Фигура 40e). Клетки оболочек мозга и периваскулярные клетки также демонстрировали I2S-положительное окрашивание (Фигура 40f).
[0345] Как показано на Фигурах 41 и 42, явно присутствует распределение введенной ИТ I2S в тканях ЦНС и, в частности, отложение в сером веществе, таламусе, коре больших полушарий испытуемых низших приматов. Кроме того, Фигуры 42 и 43 иллюстрируют, что введенная ИТ I2S дозозависимо накапливается в обозначенных тканях ЦНС испытуемых низших приматов. Окрашивание на совместную локализацию также выявило, что ИТ введение I2S ассоциировано с нейронами и олигодендроцитами. Также введенная ИТ I2S распределяется и локализуется по всему мозжечку испытуемых низших приматов, что подтверждается на Фигуре 44. В частности. Фигура 45 иллюстрирует захват I2S нейронами и ее ассоциацию с аксонами после ИТ введения испытуемым приматам, отличным от человека, на что указывает окрашивание филаментов. Также особый интерес представляет то, что настоящее исследование иллюстрирует, что I2S селективна в отношении нейронов, и такие нейроны облегчают распределение введенной интратекально I2S в глубокие ткани головного мозга и, по-видимому, ассоциирована с аксональными структурами, что указывает на антероградный аксональный транспорт I2S.
[0346] В Таблице 25 ниже представлены фармакокинетические данные для разных путей введения и доз в отдельном исследовании на животных.
ТАБЛИЦА 25
Доза
AUClast
Масса тела
Масса головного мозга
Доза
единицы
ч*нг/мл
кг
кг
мг/кг МТ
мг/кг МГМ
0,5 mg/kg
8331
2,7
0,1
0,5
5
1 мг, ИТ
1933
3,1
0,1
0,32
10
10 мг, ИТ
31316
2,7
0,1
3,66
100
30 мг, ИТ
140345
2,9
0,1
10,34
300
124
[0347] I-меченную I2S вводили тестируемым животным, как указано в Таблице 26 ниже, а результаты ПЭТ-сканирования представлены на Фигуре 62, Фигуре 63.
ТАБЛИЦА 26
Группа
животных/группу
Путь введения
Тестируемое вещество
Доза
1
1
ИЦВ
[1241]-идурсульфаза
3 мг
2
4
ИТ-П
[1241]-идурсульфаза
3 мг
3
4
IV
[1241]-идурсульфаза
0,1 mg/kg
4
4
IV
[1241]-идурсульфаза
1 mg/kg
[0348] Также настоящие исследования продемонстрировали идентификацию введенной ИТ I2S в клетках ткани белого вещества головного мозга вблизи желудочков испытуемых низших приматов после ИТ введения. Хотя плотность I2S-окрашивания в белом веществе была в целом ниже, чем в сером веществе, I2S определялась в олигодендроцитах (Фигура 46). В частности Фигура 46 иллюстрирует идентификацию введенной ИТ I2S в клетках ткани белого вещества головного мозга, а также демонстрирует, что I2S, по-видимому, не ассоциирована с миелином.
[0349] Помимо того, что было продемонстрировано распределение введенной ИТ I2S в глубоких тканях головного мозга, настоящие исследования также подтвердили локализацию I2S в целевых органеллах и, что важно, локализацию I2S в лизосомах, т.е. органеллах, которые поражаются при лизосомальной болезни накопления, такой как синдром Хантера. В частности I2S была локализована в лизосомах, а также определялась в аксонах. Фигура 46 иллюстрирует локализацию введенной ИТ I2S в лизосомах олигодендроцитов испытуемых низших приматов, что подтверждает, что введенная ИТ I2S может распределяться в глубокие ткани головного мозга и способна к клеточной локализации.
[0350] Чтобы определить, сохраняет ли доставленная I2S биологическую активность, уровень I2S в головном мозге измеряли путем определения удельной активности. Активность в головном мозге у группы, получавшей ИТ 3 мг, через 24 часа после введения последней дозы явно не отличалась от фонового уровня в у животных из группы контроля устройства и из группы, получавшей только носитель. Активность фермента в головном мозге животных, получавших ИТ 30 мг и 100 мг, была выше фонового уровня на момент вскрытия (через 24 часа после введения).
[0351] Дополнительное тестирование, проводимое для определения биораспределения I2S после ИТ-доставки в головной мозг, представлено на Фигуре 60, а номера образцов соответствуют Таблице 27 ниже.
ТАБЛИЦА 27
РАСПОЛОЖЕНИЕ ОБРАЗЦОВ
Номер образца
Структура
Номер образца
Структура
1
Кора больших полушарий - поверхностная (L)
14
Таламус (L)
2
Кора больших полушарий - поверхностная (R)
15
Таламус (R)
3
Хвостатое ядро (R)
16
Гипоталамус (L)
4
Хвостатое ядро (L)
17
Гипоталамус (R)
5
Мозолистое тело
18
Гиппокамп (L)
6
Кора больших полушарий (лобная) - поверхностная (L)
19
Гиппокамп (R)
7
Кора больших полушарий (лобная) - поверхностная (R)
20
Белое вещество - глубокий (L)
8
Белое вещество - поверхностная (L)
21
Белое вещество - поверхностный (R)
9
Белое вещество - поверхностная (R)
22
Мозолистое тело
10
Белое вещество - глубокое (L)
23
Белое вещество - глубокий (L)
11
Белое вещество - глубокое (R)
24
Белое вещество - глубокий (R)
12
Кора больших полушарий (височная) - поверхностная (L)
25
Мозжечок (R)
13
Кора больших полушарий (височная) - поверхностная (R)
ПРИМЕР 6. ИТ-ДОСТАВКА ПО СРАВНЕНИЮ С ИЦВ-ДОСТАВКОЙ
[0352] Характер распределения I2S, наблюдаемый в вышеизложенном примере, также подтвердился у здоровых собак породы бигль, получавших однократные дозы ИТ или ИЦВ путем. Самцов собак породы бигль случайным образом распределяли в две группы с использованием генерируемых компьютером чисел (группа 1 ИЦВ), N=3; группа 2 (ИТ); N=4). Всем животным вживляли катетеры в субарахноидальное пространство в поясничном отделе позвоночника или в левый боковой желудочек головного мозга (для введения препарата) и в заднюю мозжечково-мозговую цистерну (для отбора проб). Все катетеры заканчивались в подкожном титановом порте доступа. Для контроля хирургического вмешательства без введения препарата служила еще одна собака.
[0353] Однократную болюсную инъекцию 1 мл I2S (30 мг/мл в 20 мМ фосфата натрия, рН 6,0; 137 мМ хлорида натрия; 0,02% полисорбата 20) производили ИТ или ИЦВ, после чего промывали катетер 0,3 мл фосфатно-солевого буфера (ФБР рН 7,2). Проводили наблюдение за клиническими признаками и производили умерщвление через 24 часа после введения препарата. Отбирали пробы ткани из головного и спинного мозга для количественного определения I2S, который проводили посредством ELISA, оценки активности фермента I2S и ИГХ, и сравнивали результаты для разных групп исследования.
[0354] I2S демонстрировала широкое распределение в сером веществе в группах с ИТ и ИЦВ введением, что определили посредством ИГХ. В коре больших полушарий нейроны демонстрировали положительную окраску на I2S во всех шести слоях нейронов, от поверхностного молекулярного слоя до глубокого внутреннего слоя в группах с ИТ и ИЦВ введением, что проиллюстрировано на Фигуре 47 (a и b). В коре больших полушарий в группах с ИТ и ИЦВ введением I2S определялась в нейронах, включая клетки Пуркинье, что проиллюстрировано на Фигуре 47 (c и d). В группах, получавших препарат как ИТ, так и ИЦВ, большая популяция нейронов в гиппокампе демонстрировала положительную окраску на I2S, что проиллюстрировано на Фигуре 47 (e и f). I2S-положительные нейроны также обнаруживались в таламусе и хвостатом ядре обеих групп, что проиллюстрировано на Фигуре 47 (g и h).
[0355] Таким образом настоящие исследования подтверждают, что ферменты, доставляемые ИТ, способны распределяться в глубокие слои клеток и тканей головного мозга, а также подтверждают применимость доставляемых ИТ ферментов, таких как I2S, для лечения проявлений лизосомных болезней накопления со стороны ЦНС, таких как синдром Хантера.
ПРИМЕР 7. МОДЕЛЬ МЫШЕЙ С НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ ИДУРОНАТ-2-СУЛЬФАТАЗЫ
[0356] После демонстрации того, что вводимая ИТ I2S способна распределяться в в глубокие ткани головного мозга, и что возможна клеточная локализация I2S, были проведены дополнительные исследования, чтобы определить терапевтическую эффективность вводимой ИТ I2S. Для изучения способности вводимой ИТ I2S модифицировать прогрессирование заболевания была создана модель синдрома Хантера на мышах с нокаутом по идуронат-2-сульфатазе (IKO), созданным способами генной инженерии. Модель мышей с нокаутом по I2S разрабатывали с использованием направленного разрушения локуса I2S, которое приводило к накоплению гликозаминогликанов (ГАГ) в тканях и органах. Модель мышей IKO проявляет многие из физических особенностей синдрома Хантера, наблюдаемых у людей, включая характерные грубые черты лица и дефекты скелета. Кроме того, модель мышей IKO демонстрирует повышенный уровень гликозаминогликанов (ГАГ) в моче и тканях во всех организме, а также масштабную вакуолизацию в клетках, которая выявляется гистопатологически.
[0357] В настоящем исследовании коммерческую I2S (Elaprase) концентрировали и повторно суспендировали в фосфатно-солевом буфере (ФБР). I2S (10 мкл; 26 мг/мл) вводили шести группам самцов мышей IKO в возрасте 8-12 недель. Группам А и В (N=3) интратекально вводили три дозы 260 мкг I2S (в дни 1, 8 и 15) и две дозы 260 мкг I2S (в дни 1 и 8) соответственно. Группе D также интратекально вводили три дозы 260 мкг в дни 1, 8 и 15. Группы С и Е (N=3) служили контролем без введения препарата, а группа F (N=3) служила контролем дикого типа без введения препарата. Контрольным мышам вводили носитель без I2S. Мышей умерщвляли через 1 час после последней инъекции, после чего готовили ткани для иммуногистохимического (ИГХ) исследования и гистопатологического анализа.
[0358] После третьей инъекции у мышей, получавших I2S, происходило обширное снижение вакуолизации клеток в поверхностном слое коры больших полушарий, хвостатом ядре, таламусе и мозжечке, по сравнению с мышами, получавшими только носитель. После ИТ введения снижение вакуолизации также наблюдалось в белом веществе. Распределение I2S в ткани головного мозга мышей IKO было явным после ИТ введения.
[0359] У мышей IKO, получавших три дозы I2S ИТ путем, значимое снижение вакуолизации в клетках ЦНС также было продемонстрировано как методом световой, так и электронной микроскопии. После ИТ введения I2S значимое снижение вакуолизации в клетках было явным по сравнению с мышами IKO, не получавшими лечения, что указывает на то, что ИТ вводимая I2S способна модифицировать прогрессирование заболевания. Как проиллюстрировано на Фигуре 48, в мозолистом теле и своде головного мозга мышей IKO после ИТ введения I2S имело место явное снижение вакуолизации клеток. Фигура 49 иллюстрирует заметное снижение в присутствии лизосомного связанного с мембраной белка 1 (LAMP-1) патологического маркера лизосомных болезней в тканях на поверхности коры мозга обработанной мыши IKO.
[0360] Кроме того, электронная микроскопия продемонстрировала уменьшение присутствующих включений накопления в нейронах серого вещества и вакуолизации в олигодендроцитах белого вещества. В частности, мыши IKO после ИТ введения I2S демонстрировали уменьшение числа окруженных стенкой пластинчатых телец («зебровидных» телец), которые характерны для некоторых лизосомных болезней накопления. В частности, на Фигуре 5 представлена электронограмма, иллюстрирующая снижение числа характерных зебровидных телец в нейронах мышей IKO, которым вводили I2S по сравнению с мышами IKO, не получавшими лечение. Аналогично, на Фигуре 5 представлена электронограмма олигодендроцитов в мозолистом теле.
[0361] Кроме того, ИТ введение I2S мышам IKO также продемонстрировало выраженное снижение иммуноокрашивания патологического биомаркера лизосомных болезней - ассоциированного с лизосомами мембранного белка-1 (LAMP1) - показателя активности лизосом и статуса заболевания, в поверхностном слое коры больших полушарий, хвостатом ядре, таламусе, мозжечке и белом веществе. Как проиллюстрировано на Фигуре 49А, значимое снижение иммуноокрашивания LAMP1 было очевидным в ткани на поверхности коры больших полушарий мышей IKO, получавших лечение, по сравнению с поверхностью коры больших полушарий контрольных мышей IKO, которая представлена на Фигура 49В. Это отражает улучшение гистопатологических признаков заболевания.
2
[0362] На Фигуре 20 даны количественные характеристики и сравнение концентрации LAMP1, измеренной в мкм площади ткани головного мозга. Морфометрический анализ LAMP1-иммуноокрашивания разных отделов мозга подтвердил, что имеет место значимое снижение положительного окрашивания LAMP-1 во всех оцениваемых областях головного мозга. Как показано на Фигуре 4, в ткани каждой оцениваемой области головного мозга (кора, хвостатое ядро и скорлупе (СР), таламусе (ТН), мозжечке (CBL) и белом веществе (WM)) у мышей IKO, получавших препарат, площадь LAMP-положительного окрашивания уменьшалась по сравнению с контрольными IKO мышами, не получавшими препарат, и приближалась к площади LAMP-положительного окрашивания у мышей дикого типа. Особенно примечательно, что площадь LAMP-положительного окрашивания в каждой анализируемой области головного мозга далее снижалась при увеличении продолжительности лечения.
[0363] Снижение аномально высокой активности лизосом коррелирует с существенным улучшением морфологических показателей во всех областях головного мозга. Указанные результаты подтверждают, что вводимая ИТ I2S способна модифицировать прогрессирование лизосомных болезней накопления в модели мышей IKO, полученных способами генной инженерии, а также дают дополнительное подтверждение способности вводимого ИТ фермента, такого как I2S, бороться с проявлениями лизосомных болезней накопления со стороны ЦНС, таких как синдром Хантера.
ПРИМЕР 8: ЛЕЧЕНИЕ ПАЦИЕНТОВ С БОЛЕЗНЬЮ ХАНТЕРА
[0364] Для эффективного лечения пациентов с синдромом Хантера можно применять введение лекарственных препаратов непосредственно в ЦНС, например, ИТ доставку. Настоящий пример иллюстрирует многоцентровое исследование с увеличением дозы, направленное на оценку безопасности 3 уровней доз I2S, вводимых раз в две недели (р/2 нед) в течение 40 недель через устройство интратекальной доставки лекарственных препаратов (IDDD) пациентам с инфантильной формой болезни Хантера. Разные варианты устройств интратекальной доставки лекарственных препаратов, применимых для лечения людей, показаны на Фигурах 45-48.
[0365] Всего в исследование было включено до 20 пациентов:
Когорта 1:5 пациентов (низкая доза)
Когорта 2:5 пациентов (средняя дозы)
Когорта 3:5 пациентов (высокая доза)
5 пациентов были рандомизированы в группу, не получающую препарат.
[0366] Для участия в исследовании пациентов отбирали на основании следующих критериев включения: (1) наличие первых симптомов до наступления возраста 30 месяцев; (2) ходячее состояние на момент скрининга (определяется как способность самостоятельно вставать и проходить вперед 10 шагов (при поддержке за одну руку); (3) наличие неврологических признаков в момент скрининга. Обычно пациентов с трансплантацией гемопоэтических стволовых клеток в анамнезе исключают.
[0367] Определяли безопасность увеличивающихся доз I2S, вводимой путем ИТ инъекций, в течение 40 недель детям с поздним началом инфантильной формы болезни Хантера. Кроме того, оценивали клиническую активность I2S в отношении общей моторики, а также фармакокинетику препарата в сыворотке и концентрации в спинномозговой жидкости (СМЖ).
[0368] Терапевтически эффективное количество I2S вводили интратекально с регулярными интервалами, в зависимости от природы и степени эффектов заболевания, на постоянной основе. Термин «введение с определенными интервалами» в настоящей заявке означает, что терапевтически эффективное количество вводят периодически (в отличие от введения однократной дозы). Указанный интервал модно определить с использованием стандартных клинических способов. В некоторых вариантах реализации I2S интратекально вводили примерно раз в неделю. Интервал введения для конкретного индивидуума не обязательно должен быть фиксированным интервалом, а может варьировать во времени, в зависимости от потребностей индивидуума. Например, в момент соматического заболевания или стресса, если появляются антитела против I2S или возрастает их уровень, или если симптомы заболевания ухудшаются, интервал между дозами можно уменьшать.
ПРИМЕР 9 - ЛЕЧЕНИЕ ПАЦИЕНТОВ С БОЛЕЗНЬЮ ХАНТЕРА
[0369] Для эффективного лечения пациентов с болезнью Хантера можно применять введение лекарственных препаратов непосредственно в ЦНС, например, ИТ доставку. Настоящий пример иллюстрирует многоцентровое исследование с увеличением дозы, направленное на оценку безопасности 3 уровней доз I2S, вводимых раз в месяц в течение 6 месяцев через устройство интратекальной доставки лекарственных препаратов (IDDD) пациентам с инфантильной формой болезни Хантера. Разные варианты устройств интратекальной доставки лекарственных препаратов, применимых для лечения людей, показаны на Фигурах 45-48, а схема исследования показана на Фигуре 62.
[0370] Всего в исследование было включено до 16 пациентов:
Когорта 1:4 пациента (низкая доза - 10 м г)
Когорта 2:4 пациента (средняя доза - 30 мг)
Когорта 3:4 пациента (высокая доза - 100 мг)
4 пациента были рандомизированы в группу, не получающую лечения или использования устройства.
[0371] У пациентов с болезнью Хантера часто развиваются когнитивные нарушения и нарушения нервно-психического развития, включая задержку ранних этапов развития (например, ходьбы, речи, приучения к туалету), интеллектуальный дефицит, гиперактивность, агрессию, нарушение слуха, эпилепсию и гидроцефалию. Все показания могут быть частью критериев для исследования. Для участия в исследовании пациентов отбирали на основании следующих критериев включения: (1) 3-18 лет; (2) коэффициент интеллекта меньше 77 или снижение IQ на 15-30 пунктов в последние 3 года, (3) отсутствие остановки СМЖ или плохо контролируемая эпилепсия и (4) отсутствие сопутствующих заболеваний, представляющих риск при анестезии и/или хирургическом вмешательстве.
[0372] Определяли безопасность увеличивающихся доз I2S, вводимой путем ИТ инъекций в течение 6 месяцев детям с поздним началом инфантильной формы болезни Хантера. Кроме того, оценивали клиническую активность I2S в отношении общей моторики, а также фармакокинетику препарата в сыворотке и концентрации в спинномозговой жидкости (СМЖ).
[0373] Целью исследования является оценка безопасности и переносимости возрастающих доз I2S, а также безопасности, переносимости и долгосрочной проходимости IDDD. Кроме того, оценивали концентрацию I2S после однократной и повторных доз ИТ в СМЖ и периферической крови, а также влияние I2S на СМЖ-биомаркеры и GAG в моче. Дальнейшая оценка включала влияние I2S на клинические параметры, например, физиологические и когнитивные оценки, нейро-функции и объемы структур головного мозга. Кроме того, можно было оценивать влияние лечения на повседневную жизнь и взаимосвязи между биомаркерами и симптомами.
[0374] Лечение пациентов с болезнью Хантера путем ИТ-доставки I2S приводит к уменьшению накопления сульфатидов в различных тканях (например, нервной системе, сердце, печени, почках, желчном пузыре и других органах).
[0375] Хотя определенные соединения, композиции и способы, описываемые в настоящей заявке, были описаны специфически в рамках определенных вариантов реализации, следующие примеры служат только для иллюстрирования соединений согласно настоящему изобретению, но не должны ограничиваться только такими же соединениями.
[0376] Применяемые в настоящем документе в описании и в прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа, если явно не указано другое, включают формы множественного числа. Условия формулы изобретения или описания, в которых встречается «или» между одним или более членами группы, считаются удовлетворенными, если один, более одного или все члены группы присутствуют, используются или другим образом относятся к данному продукту или способу, если не указано противоположенное, или другое не следует явно из контекста. Настоящее изобретение включает варианты реализации, в которых один член указанной группы точно присутствует, используется или другим образом относится к данному продукту или способу. Настоящее изобретение также включает варианты реализации, в которых более одного члена группы или вся группа присутствует, используется или другим образом относится к данному продукту или способу. Кроме того, следует понимать, что настоящее изобретение охватывает все изменения, комбинации и преобразования, в которых одно или более ограничений, элементов, условий, описательных выражений и т.п., из одного или более перечисленных пунктов формулы изобретения введено в другой пункт изобретения, зависимый от того же основного пункта формулы изобретения (или, если значимо, любого другого пункта формулы изобретения), если не указано другое, или если специалисту в данной области техники не очевидно, что может возникнуть противоречие или несоответствие. Когда элементы присутствуют в перечнях (например, группа Маркуша или аналогичная форма), следует понимать, что также раскрывается каждая подгруппа элементов, и любые элементы из данной группы можно удалить. Следует понимать, что обычно там, где настоящее изобретение или аспекты изобретения описываются как содержащие конкретные элементы, признаки и т.п., определенные варианты реализации настоящего изобретения или аспектов изобретения включают или по существу включают такие элементы, признаки и т.п.. В целях упрощения в настоящей заявке указанные варианты реализации не в каждом случае были описаны подробно. Следует понимать, что любой вариант реализации или аспект настоящего изобретения можно в явной форме исключить из формулы изобретения, независимо от того, описано ли данное конкретное исключение в описании. Публикации, интернет-сайты и другие материалы, на которые присутствуют ссылки в настоящем документе в целях описания уровня техники в области изобретения и для предоставления дополнительных подробностей, касающихся его практического применения, включены в настоящий документ посредством ссылки.