ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА С КОНТРОЛИРУЕМЫМ ВЫСВОБОЖДЕНИЕМ, СОДЕРЖАЩИЕ ПЕПТИДЫ
CONTROLLED RELEASE THERAPEUTIC AGENTS CONTAINING PEPTIDES

Область техники
Настоящее изобретение относится к лекарственным средствам, содержащим пептиды, а именно к способам и композициям для изменения кинетики высвобождения и/или параметров лекарственной загрузки таких лекарственных средств.
Уровень техники
Значение биосовместимых и/или биоразлагаемых полимеров как носителей активных терапевтических агентов хорошо известно. Биосовместимые, биоразлагаемые и относительно инертные полимеры, такие как полилактид (ПЛ) или сополимер лактида и гликолида (ПЛГ), содержащие биологически активный агент, широко применяются в системах контролируемой доставки (для обзора см. M. Chasin, Biodegradable polymers for controlled drug delivery. In: J. O. Hollinger Editor, Biomedical Applications of Synthetic Biodegradable Polymers CRC, Boca Raton, FIa. (1995), pp. 1-15; T. Hayashi, Biodegradable polymers for biomedical uses. Prog. Polym. Sci. 19 4 (1994), pp. 663-700; и Harjit Tamber, Pal Johansen, Hans P. Merkle and Bruno Gander, Formulation aspects of biodegradable polymeric microspheres for antigen delivery, Advanced Drug Delivery Reviews, Volume 57, Issue 3, 10 Jan. 2005, Pages 357-376).
Однако в том, что касается доставки конкретно терапевтических пептидов, все еще существует много проблем в разработке эффективных систем их контролируемой доставки на основе полимеров. Основным требованием для таких систем доставки является надлежащий контроль над высвобождением инкапсулированного активного агента, задача, которая осложняется колебаниями в кинетике высвобождения полимерных систем. Как правило, фаза начальной диффузии или взрывного высвобождения из неповрежденной полимерной системы сменяется более медленной лаг- фазой, приводящей к фазе эрозионного высвобождения, когда полимерная система начинает разрушаться. Важно поддерживать концентрацию пептидных молекул в терапевтически эффективном диапазоне на протяжении обеих основных фаз высвобождения, а также избегать избыточных концентраций, и особенно начального взрывного высвобождения во время фазы диффузионного высвобождения, которые могут привести к неблагоприятным побочным эффектам или нежелательным последствиям. Однако при этом значительные колебания в размерах, заряде и конформации различных пептидных молекул до сих пор являются препятствием для выработки более единообразного подхода к их эффективной инкапсуляции.
Из уровня техники известны различные стратегии по улучшению контролируемого высвобождения в основанных на полимерах системах доставки, включая использование новых полимерных материалов и смесей полимеров и/или включение в такие системы добавок, способствующих высвобождению лекарственных средств. Например, в патенте США No. 7326425 описана система доставки на основе смеси полимеров, содержащая первый полимер, способный образовывать водородные связи с желаемым биологически активным агентом, предотвращая его взрывное высвобождение, и второй полимер, продукты деградации которого запускают высвобождение активного агента из первого полимера. Кроме того, в опубликованной заявке на патент США No. 2007/0092574 описывается добавление определенных органических ионов в основанные на полимерах системы доставки, инкапсулирующие водорастворимые биологически активные агенты, с целью уменьшения взрывного высвобождения и деградации биологически активного агента, где органический ион выбирается таким образом, чтобы нейтрализовать общий заряд конкретного биологически активного агента.
Однако в каждом из этих примеров и в известном уровне техники в целом основное внимание в таких стратегиях уделяется воздействию на основанную на полимерах систему доставки, чтобы сделать ее соответствующей требованиям определенного биологически активного агента вместо того, чтобы воздействовать на сам биологически активный агент или модифицировать его.
Сущность изобретения
В отличие от общепринятой методологии изготовления лекарственных средств, воздействующей на основанную на полимерах систему доставки для того, чтобы сделать ее подходящей для инкапсулированного агента, настоящее изобретение относится к способам и композициям для изменения кинетики высвобождения и/или параметров лекарственной загрузки инкапсулированного биологически активного агента путем непосредственного изменения самих биологически активных агентов. Как показано в настоящей заявке, изменение изоэлектрической точки биологически активного агента, такого как пептидная молекула, например изменение общего заряда пептида, может предсказуемо изменять кинетику высвобождения и/или параметры лекарственной загрузки систем доставки, что проявляется в формах, имеющих значение для клинической практики, включая, например, уменьшение или увеличение начального диффузионного высвобождения пептида из основанной на полимерах системы доставки, изменение скорости эрозионного высвобождения из биоразлагаемых систем и/или повышение эффективности инкапсуляции таких пептидов.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способам повышения эффективности загрузки биологически активного агента в основанные на полимерах системы доставки, включающим в себя изменение изоэлектрической точки данного агента перед инкапсуляцией в основанную на полимерах систему доставки. В одном варианте осуществления изобретения изоэлектрическую точку агента изменяют так, чтобы он обладал большим положительным зарядом по сравнению с исходной молекулой, находясь в окружении желаемой системы доставки, основанной на полимерах.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способам повышения эффективности загрузки биологически активного агента в основанные на полимерах системы доставки, включающим в себя придание исходной молекуле дополнительного положительного заряда.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способам изменения скорости эрозионного высвобождения из основанных на биоразлагаемых полимерах систем доставки, включающим в себя изменение изоэлектрической точки данного агента перед инкапсуляцией в основанную на полимерах систему доставки. В одном варианте осуществления изобретения количественное значение изоэлектрической точки агента увеличивают или уменьшают так, чтобы он обладал большим суммарным положительным или отрицательным зарядом, соответственно, по сравнению с исходной молекулой, находясь в окружении желаемой системы доставки, основанной на полимерах.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способам повышения скорости эрозионного высвобождения биологически активного агента из основанных на биоразлагаемых полимерах систем доставки, включающим в себя придание исходной молекуле дополнительного положительного или отрицательного заряда для получения стехиометрического увеличения или уменьшения, соответственно, суммарного заряда относительно исходной молекулы. В одном варианте осуществления изобретения для повышения скорости эрозионного высвобождения дополнительный положительный заряд придается нейтральной или катионной исходной молекуле. В другом варианте осуществления изобретения для повышения скорости эрозионного высвобождения дополнительный отрицательный заряд придается нейтральной или анионной исходной молекуле. В предпочтительном варианте осуществления изобретения для усиления эффекта используются системы доставки, основанные на полимерах с кислотными концевыми группами.
Неожиданно авторами настоящего изобретения было установлено, что увеличение суммарного положительного заряда биологически активного агента относительно исходной катионной молекулы может оказывать такое же, а в некоторых случаях даже лучшее действие на повышение скорости эрозионного высвобождения этого биологически активного агента из основанной на биоразлагаемых полимерах системы доставки, чем уменьшение или нейтрализация суммарного заряда. Существенным является то, что, как также впервые было показано в настоящем изобретении, создание большей по отношению к исходной молекуле плотности заряда в заряженном биологически активном агенте обеспечивает лучший эффект.
В одном аспекте настоящее изобретение также относится к способам изменения начального диффузионного высвобождения биологически активного агента из основанной на полимерах системы доставки, включающим в себя изменение изоэлектрической точки данного агента перед инкапсуляцией в основанную на полимерах систему доставки. В одном варианте осуществления изобретения значение изоэлектрической точки агента увеличивают или уменьшают так, чтобы он обладал большим суммарным положительным или отрицательным зарядом, соответственно, относительно исходной молекулы, находясь в окружении желаемой системы доставки, основанной на полимерах.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способам увеличения начального диффузионного высвобождения биологически активного агента из основанной на полимерах системы доставки, включающим в себя придание исходной молекуле дополнительного положительного заряда для получения стехиометрического увеличения суммарного заряда относительно исходной молекулы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения для усиления эффекта используются системы доставки, основанные на полимерах со сложноэфирными концевыми группами.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способам уменьшения начального диффузионного высвобождения биологически активного агента из основанной на полимерах системы доставки, включающим в себя придание исходной молекуле дополнительного отрицательного заряда для получения стехиометрического уменьшения суммарного заряда относительно исходной молекулы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения для усиления эффекта используются системы доставки, основанные на полимерах со сложноэфирными концевыми группами.
Любые средства, подходящие для изменения изоэлектрической точки биологически активного агента, могут быть использованы при осуществлении способов настоящего изобретения, включая, например, химическую модификацию, аминокислотную замену, связывание с положительно или отрицательно заряженными дополнительными молекулами, более предпочтительно, расщепляемыми дополнительными молекулами и тому подобное. Дополнительный положительный или отрицательный заряд может быть распределен по биологически активному агенту равномерно или неравномерно, и предпочтительно он придается участкам, удаленным от известного активного сайта(ов) исходной молекулы, например, сайта связывания и т.д. В одном варианте осуществления изобретения распределение дополнительного заряда сосредоточено на амино- или карбокси-конце. В другом варианте осуществления изобретения дополнительный заряд сопряжен с боковой аминокислотной цепью.
В целях дополнительного изменения кинетики высвобождения и/или эффективности загрузки описываемое в настоящей заявке изменение изоэлектрической точки может также осуществляться совместно с более известными методиками, такими как превращение в водонерастворимые соли, получаемые путем добавления кислоты (например, патент США No. 5776886), пегилирование (патент США No. 6706289) и тому подобное. В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к улучшенным фармацевтическим композициям с контролируемым высвобождением, включающим в себя биологически активные агенты, модифицированные в соответствии с вышеописанными способами и инкапсулированные в основанные на полимерах системы доставки.
В одном варианте осуществления изобретения фармацевтическая композиция с контролируемым высвобождением включает в себя модифицированный биологически активный агент, инкапсулированный в полимер, где значение изоэлектрической точки этого модифицированного биологически активного агента было увеличено относительно исходной молекулы для того, чтобы повысить эффективность загрузки лекарственного средства и/или повысить скорость эрозионного высвобождения этого модифицированного биологически активного агента, предпочтительно из системы, основанной на полимерах с кислотными концевыми группами, и/или увеличить диффузионное высвобождение этого модифицированного биологически активного агента, предпочтительно из системы, основанной на полимерах со сложноэфирными концевыми группами. В одном из таких вариантов осуществления изобретения исходная молекула является нейтральной или катионной.
В другом варианте осуществления изобретения фармацевтическая композиция с контролируемым высвобождением включает в себя модифицированный биологически активный агент, инкапсулированный в биоразлагаемый полимер, где значение изоэлектрической точки этого модифицированного биологически активного агента было уменьшено относительно исходной молекулы для того, чтобы повысить скорость эрозионного высвобождения этого модифицированного биологически активного агента, предпочтительно из системы, основанной на полимерах с кислотными концевыми группами, и/или уменьшить диффузионное высвобождение этого модифицированного биологически активного агента, предпочтительно из системы, основанной на полимерах со сложноэфирными концевыми группами, относительно исходной молекулы. В одном из таких вариантов осуществления изобретения исходная молекула является нейтральной или анионной.
Если не указано иное, то композиции, описанные в настоящей заявке, могут включать в себя систему доставки, основанную на полимерах, не поддающихся биологическому разложению, например основанную на полимерах систему доставки, включающую в себя не поддающийся биологическому разложению полимер. В одном аспекте не поддающийся биологическому разложению полимер выбран из группы, состоящей из полиакрилатов, полимеров этилена и винилацетатов и других ацилзамещенных ацетатов целлюлозы, неразлагаемых полиуретанов, полистиролов, поливинилхлорида, поливинилфторида, поливинилимидазола, хлорсульфонатов полиолефинов, полиэтиленоксида, их смесей и сополимеров.
В другом аспекте композиции, описанные в настоящей заявке, могут включать в себя систему доставки, основанную на биоразлагаемых полимерах, например основанную на полимерах систему доставки, включающую в себя биоразлагаемый полимер. В другом аспекте биоразлагаемый полимер выбран из группы, состоящей из гомополимеров молочной кислоты (ПМК), полилактида (ПЛ) или полигликолевой кислоты (ПГК), полигликолида (ПГ), сополимера молочной и гликолевой кислот (ПЛГК), сополимера лактида и гликолида (ПЛГ), полимеров сложных ортоэфиров и полиангидридов. Благодаря своей биосовместимости и долгой истории клинического применения ПЛГК и ПМК используются наиболее широко. Другие биоразлагаемые полимеры, которые могут быть использованы, включают поликапролактон, поликарбонаты, полиэфироамиды, полимеры амнокислот, полидиоксаноны, полиалкилен-алкилаты, полиацетали, полицианоакрилаты, биоразлагаемые полиуретаны, их смеси и сополимеры.
Композиции и способы настоящего изобретения находят успешное применение с различными биологически активными агентами, включая лечебные белки, нуклеиновые кислоты, пептиды, полипептиды, олигонуклеотиды и тому подобное.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к способам лечения пациента, нуждающегося в таком лечении, включающим в себя введение этому пациенту терапевтически эффективного количества лекарственного средства настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
На Фигуре 1 изображена типичная схема предполагаемого трехфазного высвобождения лекарственного средства из разлагаемой матрицы.
На Фигуре 2 показана фактическая загрузка (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом (ось x). Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 3 показан процент теоретической эффективности загрузки (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом (ось x). Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 4 показан средний размер частиц (мкм) (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом (ось x). Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 5 показана скорость высвобождения в виде процента высвобождения (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом в течение 35 дней (ось x) из микрочастиц основанного на полимере лекарственного средства, содержащего 50:50 сополимер лактида и гликолида с кислотной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,2 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 6 показана скорость высвобождения в виде процента высвобождения (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом в течение 14 дней (ось x) из микрочастиц основанного на полимере лекарственного средства, содержащего 50:50 сополимер лактида и гликолида с кислотной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,2 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 7 показана скорость высвобождения в виде процента высвобождения (ось y) четырех пептидов (DP1, DP2, DP3 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом в течение 17 дней (ось x) из микрочастиц основанного на полимере лекарственного средства, содержащего 50:50 сополимер лактида и гликолида со сложноэфирной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,2 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 8 показана скорость высвобождения в виде процента высвобождения (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом в течение 29 дней (ось x) из микрочастиц основанного на полимере лекарственного средства, содержащего 85:15 сополимер лактида и гликолида с кислотной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,25 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 9 показана скорость высвобождения в виде процента высвобождения (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом в течение 65 дней (ось x) из микрочастиц основанного на полимере лекарственного средства, содержащего 85:15 сополимер лактида и гликолида со сложноэфирной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,25 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
На Фигуре 10 показана скорость высвобождения в виде процента высвобождения (ось y) пяти пептидов (DP1, DP2, DP3, DP4 и DP5) с нейтральным, положительным (+) или отрицательным (-) общим зарядом в течение 15 дней (ось x) из микрочастиц основанного на полимере лекарственного средства, содержащего 85:15 сополимер лактида и гликолида со сложноэфирной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,25 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. Если не указано иное, то каждая пептидная молекула загружалась в полимер в виде уксуснокислой соли.
Подробное описание изобретения
Предложены способы и лекарственные средства для контролируемого высвобождения биологически активных агентов из основанных на полимерах систем доставки через непосредственное изменение биологически активного агента. Как описано в настоящей заявке, изоэлектрическая точка модифицированного биологически активного агента может быть изменена относительно исходной молекулы, и/или суммарный заряд модифицированного биологически активного агента может быть изменен относительно исходной молекулы и т.д. Инкапсулированные лекарственные средства, содержащие такие модифицированные биологически активные агенты, обладали улучшенными свойствами контролируемого высвобождения, например, пониженным начальным диффузным или взрывным высвобождением, повышенной скоростью эрозионного высвобождения, повышенной эффективностью инкапсуляции и т.д. по сравнению с лекарственными средствами, содержащими аналогичные инкапсулированные лекарственные средства исходных молекул.
Высвобождение биологически активного агента из полимера, например, биоразлагаемого полимера, такого как микрочастицы ПЛГ, обычно описывается трехфазной кривой высвобождения, как это показано на Фигуре 1. Фазу 1 в целом можно охарактеризовать как диффузионное высвобождение или «взрывной» эффект, во время которого скорость начального высвобождения модифицированной пептидной молекулы может быть высокой и может зависеть от гидратации полимера (происходит за считанные минуты), набухания матрицы (часы), растворения модифицированной пептидной молекулы (минуты) и диффузии из матрицы (часы).
Вторая фаза высвобождения (Фаза 2, Фигура 1) может именоваться как фаза индукции или лаг фаза, и она может быть охарактеризована периодом более медленного высвобождения или отсутствия высвобождения. Фаза 2 может быть связана со временем, которое необходимо для того, чтобы образовались поры или каналы, или временем, необходимым для того, чтобы вода заполнила эти поры или каналы в полимерной матрице, обеспечивая тем самым доступ к модифицированной пептидной молекуле, заключенной внутри полимерной матрицы.
При использовании системы доставки, основанной на биоразлагаемых полимерах, по мере того как продолжается разрушение биоразлагаемого полимера, процесс диффузии может осуществляться за счет разрушения матрицы, которое может дать возможность модифицированной пептидной молекуле перемещаться по градиенту концентрации и покидать матрицу. Такое эрозионное высвобождение соответствует третьей фазе высвобождения, как это показано на Фигуре 1.
Высвобождение биологически активного агента из полимера, неподдающегося биологическому разложению, обычно описывается двухфазной кривой высвобождения, в которой фаза 1 соответствует диффузионному высвобождению биологически активного агента и фаза 2 соответствует лаг-фазе. Соответственно, специалистам в данной области техники, как правило, известны обычные скорости высвобождения биологически активных агентов из таких основанных на полимерах систем доставки.
В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к улучшенным композициям с контролируемым высвобождением и способам, где значение изоэлектрической точки исходной молекулы было увеличено для того, чтобы получить модифицированный биологически активный агент, обладающий большими положительным суммарным зарядом и/или плотностью заряда, что, как показано в настоящем описании, может повысить эффективность загрузки лекарственного средства, повысить скорость эрозионного высвобождения этого модифицированного биологически активного агента, в частности из систем, основанных на полимерах с кислотными концевыми группами, и/или увеличить диффузионное высвобождение этого модифицированного биологически активного агента, в частности из систем, основанных на полимерах со сложноэфирными концевыми группами, относительно исходной молекулы. В одном из таких вариантов осуществления изобретения исходная молекула является нейтральной или катионной.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к улучшенным композициям с контролируемым высвобождением и способам, где значение изоэлектрической точки исходной молекулы было уменьшено для того, чтобы получить модифицированный биологически активный агент, обладающий большим отрицательным суммарным зарядом и/или плотностью заряда, что, как показано в настоящем описании, может повысить скорость эрозионного высвобождения этого модифицированного биологически активного агента, в частности из систем, основанных на полимерах с кислотными концевыми группами, и/или понизить скорость диффузионного высвобождения этого модифицированного биологически активного агента, в частности из систем, основанных на полимерах со сложноэфирными концевыми группами, относительно исходной молекулы. В одном из таких вариантов осуществления изобретения исходная молекула является нейтральной или анионной.
Используемый в настоящем описании термин «биологически активный агент» относится к любому лечебному белку, нуклеиновой кислоте, пептиду, полипептиду, олигонуклеотиду, аптамеру или другому биологически активному соединению, предназначенному для введения субъекту.
Под используемым в настоящем описании термином «пептидная молекула» понимается полимерная молекула, содержащая, по меньшей мере, две аминокислоты, ковалентно связанные пептидной связью. Этот термин включает в себя белок, полипептид, олигопептид и пептид. Пептидная молекула может быть образована существующими в природе аминокислотами и пептидными связями или синтетическими пептидомиметическими структурами, то есть «аналогами», таким как пептоиды (см. Simon et al., 1992, Proc Natl Acad Sci USA 89(20):9367, включена путем ссылки).
2
3
Под используемыми в настоящем описании терминами «аминокислота» и «аминокислотная идентичность» понимается одна из двадцати существующих в природе аминокислот или любые их искусственные аналоги, которые могут находиться в конкретных определенных положениях. Таким образом, используемые здесь термины «аминокислота» или «пептидный остаток» обозначают как существующие в природе, так и синтетические аминокислоты (включая аналоги существующих в природе аминокислот). Например, гомофенилаланин, цитруллин, 2-амино-3-гуанидинопроприоновая кислота, 2-амино-3-уреидопроприоновая кислота, Lys(Me), Lys(Me), Lys(Me), орнитин, омега-нитро-аргинин, Arg(Me)2, α-метил Arg, α-метил Lys, β-гомолизин, β-гомоаргинин, норлейцин и тому подобное являются аминокислотами, пригодными для целей настоящего изобретения. Термин «аминокислота» также включает в себя иминокислотные остатки, такие как пролин и гидроксипролин. Боковая цепь может находиться как в (R), так и в (S) конфигурации и может быть или D- или L-изомером. В предпочтительном варианте осуществления изобретения аминокислоты находятся в (S) или L-конфигурации, хотя D-изомеры могут использоваться для улучшения стабильности сыворотки. Если используются искусственно полученные боковые цепи, то заместители неаминокислотной природы могут быть использованы, например, для того, чтобы предотвратить или замедлить деградацию in vivo.
Используемый в настоящем описании термин «исходная молекула» относится к биологически активному агенту, который впоследствии модифицируют в соответствии с идеей изобретения, для того чтобы получить «модифицированный биологически активный агент». В некоторых вариантах осуществления изобретения исходная молекула может быть молекулой любого биологически активного агента, для терапевтического использования которого требуется основанное на полимерах лекарственное средство с контролируемым высвобождением. Как описано в настоящей заявке, инкапсуляция и высвобождение из полимеров могут осуществляться путем модификации исходной молекулы, например, путем изменения изоэлектрической точки, суммарного заряда, растворимости и т.д. исходной молекулы.
Аналогичным образом, под используемыми в настоящем описании терминами «исходная пептидная молекула», «исходный полипептид», «исходный белок» и тому подобное понимается полипептид, белок и тому подобное, которые впоследствии модифицируют, для того чтобы получить «модифицированную пептидную молекулу». Например, исходная пептидная молекула, исходный полипептид, исходный белок и тому подобное могут служить в качестве матрицы и/или основы для, по меньшей мере, одной описанной здесь модификации, например, для изменения изоэлектрической точки, изменения суммарного заряда, изменения растворимости и т.д. Вышеупомянутая исходная пептидная молекула может быть существующим в природе полипептидом или разновидностью или сконструированным вариантом существующего в природе полипептида. Термин «исходный полипептид» может относиться к полипептиду как таковому, композициям, содержащим этот исходный полипептид, или кодирующей его аминокислотной последовательности.
Под используемыми в настоящем описании терминами «изоэлектрическая точка», «pI» или тому подобное понимается значение pH, при котором пептидная молекула не несет на себе никакого суммарного электрического заряда. Изоэлектрическая точка может быть определена при помощи хорошо известных методов, например путем изоэлектрофокусировки. В случае пептидных молекул меньшего размера приблизительное значение pI также может быть вычислено. Как правило, значение pI пептидной молекулы зависит от значений pKa ее основных и кислотных групп, например, в случае пептида, образованного только кодирующими его аминокислотами, такими группами являются первичный амин на N-конце или боковая цепь лизина, гуанидиновая группа боковой цепи аргинина, система имидазольного кольца гистидина и карбоксильные группы на C-конце пептида, боковая цепь аспарагиновой кислоты и боковая цепь глутаминовой кислоты.
Изменение значения pI исходной пептидной молекулы можно осуществить, например, путем химической модификации. Неограничивающие примеры таких модификаций включают в себя ацилирование, алкилирование или другую химическую модификацию N-концевой аминогруппы; амидирование, эстерификацию или другую химическую модификацию С-концевой карбоксильной группы; замещение неионизируемого аминокислотного остатка лизина, гистидина, аргинина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты или других некодируемых аминокислот кислотными или основными группами с цепью; ацилирование, алкилирование или другую химическую модификацию групп боковой цепи лизина, гистидина аргинина или основных функций других некодируемых аминокислот; амидирование, эстерификацию или другую химическую модификацию карбоксильных групп боковых цепей, связывание с дополнительными молекулами, сдвигающими значение pI и т.д. В случае ионизированных пептидов pI образуемой соли также зависит от pKa противоиона.
Описанием настоящего изобретения предполагается, что суммарный заряд исходной пептидной молекулы зависит от ее pI и pH раствора пептида. Суммарный заряд исходной пептидной молекулы может быть изменен с помощью любого из нижеследующих неограничивающих примеров: ацилирование, алкилирование или другая химическая модификация N-концевой аминогруппы; амидирование, эстерификация или другая химическая модификация С-концевой карбоксильной группы; замещение неионизируемого аминокислотного остатка лизина, гистидина, аргинина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты или другой некодируемой аминокислоты кислотными или основными группами с цепью; изменение изоэлектрической точки исходного пептида; связывание с положительно или отрицательно заряженными дополнительными молекулами и тому подобное.
Как показано в настоящем изобретении, изменение распределения и/или плотности заряда также можно рассматривать как форму изменения свойств инкапсуляции полимера и высвобождения исходного пептида. Плотность дополнительного заряда может быть распределена по модифицированной пептидной молекуле равномерно или неравномерно. В одном варианте осуществления изобретения неравномерное распределение дополнительного отрицательного или положительного заряда включает в себя концентрацию дополнительного отрицательного или положительного заряда, соответственно, на одном или нескольких участках пептидной цепи. Скопление(я) дополнительного отрицательного или положительного заряда может находиться в любом месте пептида, например, рядом с концом пептида, рядом с центром пептида и т.д., но предпочтительно оно(и) находятся на удалении от известного активного сайта пептида, который легко может быть определен путем обращения к известным свойствам исходной молекулы. В другом варианте, дополнительный отрицательный или положительный заряд может быть равномерно распределен по полимеру.
В одном варианте осуществления изобретения модифицированная пептидная молекула может обладать дополнительным отрицательным или положительным зарядом относительно ее исходной пептидной молекулы, например, за счет замены соответствующих аминокислот. В одном варианте осуществления изобретения добавление положительного заряда достигается путем замены отрицательно заряженных и/или неионизируемых аминокислот в исходной пептидной молекуле лизином, аргинином, гистидином или их аналогами. В другом варианте осуществления изобретения добавление отрицательного заряда достигается путем замены положительно заряженных и/или неионизируемых аминокислот в исходной пептидной молекуле глицином, аспарагиновой кислотой, глутаминовой кислотой или их аналогами (например, любой альфа- или бета- аминоалкандионовой кислотой (например, аминосубериновой кислотой)).
В одном варианте осуществления изобретения модифицированная пептидная молекула может обладать дополнительным отрицательным или положительным зарядом относительно ее исходной пептидной молекулы, например, за счет связывания с одной или несколькими отрицательно заряженными дополнительными молекулами или положительно заряженными дополнительными молекулами, соответственно. Используемый в настоящем описании термин «связывание» относится к ковалентной связи двух молекул, как противоположность простому комплексообразованию или другому близкому физическому взаимодействию. Типичные отрицательно заряженные дополнительные молекулы предполагают связывание, как правило, любых химически функциональных групп пептида, таких как гидроксильные группы боковых цепей тирозина, треонина и серина, тиольная группа боковой цепи цистеина или N-концевая аминогруппа или аминогруппы боковых цепей аргинина и лизина, с фосфолипидами (фосфоамидная связь), моно-, ди- и/или трифосфатами, сульфатами, цитратами, винной кислотой, полиаспартатом, полиглутаматом и двухосновными кислотами (например, щавелевой кислотой, малоновой кислотой, янтарной кислотой и т.д.). Типичные отрицательно заряженные структуры также включают в себя полиглутаминовую кислоту, анионные липиды, полиаспарагиновую кислоту и альгинаты, но не ограничиваются этим списком. В некоторых случаях химически функциональная группа пептида также может быть индуцирована или введена, для того чтобы облегчить связывание (например, образование реакционноспособных сложных тиоэфиров, альдегидов, гидроксиламинов, алкилбромидов, малеимидов и т.д.). Примеры положительно заряженных дополнительных молекул включают в себя полилизин, полиаргинин, полигистидин, полиаллиламин, полиэтилимин, хитозан или положительно заряженные липидные структуры.
2
Дополнительные молекулы могут также иметь «хвост» из положительно или отрицательно заряженных аминокислот и могут быть связаны с биологически активным агентом через более нейтральную линкерную молекулу, например полиэтиленгликоль (ПЭГ), поли -CH- и тому подобное.
Модифицированные пептидные молекулы могут дополнительно включать в себя фармацевтически приемлемые противоионы, типичные примеры которых приведены ниже в Таблице 1.
<b>Таблица 1</b>
Потенциальные противоионы
Тип соли
Примеры
неорганические кислоты
гидрохлорид, сульфат, нитрат, фосфат
сульфоновые кислоты
тозилат, мезилат, эзилат, изетионат
карбоновые кислоты
ацетат, пропионат, малеат, бензоат, салицилат, фумарат
гидроксикислоты
цитрат, лактат, сукцинат, тартрат, гликолят
анионные аминокислоты
глутамат, аспартат
жирные кислоты
стеарат, гексаноат, октаноат, деканоат, олеат
Изменение растворимости в воде и/или органических растворителях, а также изменение гидрофильности исходной пептидной молекулы может также производиться в соответствии со способами настоящего изобретения для дополнительного изменения свойств инкапсуляции и высвобождения пептида в основанной на полимерах системе доставки. Растворимость и/или гидрофильность лечебного пептида могут быть изменены путем изменения образуемой им соли или путем пегилирования, как это описано, например, в патентах США No. 5776885 и No. 6706289, раскрытие которых непосредственно включено в настоящее описание путем ссылки.
Используемый в настоящем описании термин «относительно исходной пептидной молекулы» относится к изменению (например, увеличению или уменьшению) количественного параметра, например, изоэлектрической точки, суммарного заряда и т.д. модифицированного пептида по сравнению с исходной пептидной молекулой (например, пептидной молекулой, которую впоследствии модифицируют, для того чтобы получить модифицированную пептидную молекулу, в то время как количества модифицированной пептидной молекулы и исходной пептидной молекулы являются по существу одинаковыми в той же самой пробе).
В настоящем изобретении раскрыты способы и композиции для изменения кинетики высвобождения и/или параметров лекарственной загрузки инкапсулированных пептидных молекул в основанных на полимерах системах доставки через непосредственное изменение самих пептидных молекул. Описанные в настоящем изобретении основанные на полимерах системы доставки являются в основном биосовместимыми системами доставки, основанными на полимерах. Основанные на полимерах системы доставки, описанные здесь, могут включать в себя биоразлагаемый полимер или полимер, не поддающийся биологическому разложению, их смеси и сополимеры. Основанная на полимерах система доставки (или полимер) является биосовместимой если полимер и любой продукт деградации этого полимера являются нетоксичными для реципиента, а также не оказывают значительного вредного или нежелательного воздействия на организм реципиента.
Биосовместимые, не поддающиеся биологическому разложению полимеры, пригодные для инкапсуляции биологически активных агентов (например, пептидных молекул), включают в себя, без ограничения, не поддающиеся биологическому разложению полимеры, выбранные из группы состоящей из полиакрилатов, полимеров этилена и винилацетатов и других ацилзамещенных ацетатов целлюлозы, неразлагаемых полиуретанов, полистиролов, поливинилхлорида, поливинилфторида, поливинилимидазола, хлорсульфонатов полиолефинов, полиэтиленоксида, их смесей и сополимеров.
Биоразлагаемые полимеры также могут быть использованы для инкапсуляции биологически активных агентов (например, пептидных молекул), например, для лекарственных средств с контролируемым высвобождением. В одном варианте осуществления изобретения используются биоразлагаемые полимеры, для которых известно, что продукты их деградации являются нетоксичными и биосовместимыми. Соответственно, такие биоразлагаемые полимеры не нужно удалять хирургическим путем после окончания лечения. Широко используемые биоразлагаемые полимеры, которые были исследованы на пригодность для осуществления контролируемого высвобождения пептидных молекул, включают в себя гомополимеры молочной кислоты (ПМК), полилактид (ПЛ) или полигликолевую кислоту (ПГК), полигликолид (ПГ), сополимер молочной и гликолевой кислот (ПЛГК), сополимер лактида и гликолида (ПЛГ), полимеры сложных ортоэфиров и полиангидриды. Благодаря своей биосовместимости и долгой истории клинического применения ПЛГ и ПЛ используются наиболее широко. Другие биоразлагаемые полимеры, которые могут быть использованы, включают поликапролактон, поликарбонаты, полиэфироамиды, полимеры амнокислот, полидиоксаноны, полиалкилен-алкилаты, полиацетали, полицианоакрилаты, биоразлагаемые полиуретаны, их смеси и сополимеры.
В одном аспекте полимерные системы доставки могут быть микрочастицами, включая, без ограничений, микросферы, микрокапсулы, наносферы и наночастицы, содержащие биоразлагаемые полимерные наполнители, полимерные наполнители, не поддающиеся биологическому разложению, или смеси этих полимерных наполнителей, или полимерные системы доставки могут быть выполнены, без ограничений, в форме стержней или других имплантатов различной формы, пластин, волокон, пленок, формируемых in situ болюсов и тому подобного, содержащих биоразлагаемые полимерные наполнители, полимерные наполнители, не поддающиеся биологическому разложению, или их смеси. Эти системы могут быть изготовлены из одного полимерного наполнителя или из смеси или композиции из двух или более полимерных наполнителей.
Используемый в настоящем описании термин «микрочастица» включает в себя наночастицы, микосферы, наносферы, микрокапсулы, нанокапсулы и частицы вообще. Фактически, термин «микрочастица» относится к частицам, имеющим различную внутреннюю структуру и организацию, включая, в числе прочих, однородные матрицы, такие как микросферы (и наносферы) или разнородные матрицы, состоящие из ядра и оболочки (такие как микрокапсулы (и нанокапсулы)), пористые частицы, многослойные частицы. Микрочастицами являются частицы, которые имеют размер в диапазоне от примерно 10 нанометров до примерно 1000 микрометров (микрон).
Для получения микрочастиц могут быть использованы различные методы, известные из уровня техники, включая, например, этапы однократного или двукратного эмульгирования с последующим удалением растворителя. Удаление растворителя в числе прочих способов может быть выполнено путем экстракции, испарения или сушки распылением.
В способе экстракции растворителем полимер растворяют в органическом растворителе, который, по меньшей мере, частично растворим в экстракционном растворе, таком как вода. Затем в раствор полимера добавляют модифицированный биологически активный агент или в растворяемой форме или в форме диспергируемых мелких частиц, и эту смесь диспергируют в водной фазе, содержащей поверхностно-активный агент, такой как поливиниловый спирт. Полученную эмульсию добавляют в больший объем воды, где органический растворитель удаляется из смеси полимер/биологически активный агент, что приводит к образованию затвердевших микрочастиц.
В способе испарения растворителя полимер растворяют в легкоиспаряемом органическом растворителе. Затем в раствор полимера добавляют биологически активный агент или в растворяемой форме или в форме диспергируемых мелких частиц, и эту смесь суспендируют в водной фазе, содержащей поверхностно-активный агент, такой как поливиниловый спирт. Полученную эмульсию перемешивают до тех пор, пока большая часть органического растворителя не испариться и не останутся твердые микрочастицы.
В способе сушки распылением полимер растворяют в подходящем растворителе, таком как метиленхлорид (например, 0,04 г/мл). Затем известное количество модифицированного биологически активного агента суспендируют (если нерастворим) или растворяют (если растворим) в растворе полимера. Полученный раствор или суспензию затем высушивают распылением. Таким образом, могут быть получены микрочастицы диаметром от одного до десяти микрон с морфологией, которая зависит от выбора полимера.
Другие известные способы, такие как фазовое разделение и коацервация и их разновидности, известны из уровня техники и также могут быть использованы в настоящем изобретении.
Подходящие полимерные наполнители включают в себя, без ограничений, полидиен, такой как полибутадиен и тому подобное; полиалкен, такой как полиэтилен, полипропилен и тому подобное; полиакрил, такой как полиакриловая кислота и тому подобное; полиметакрил, такой как полиметилметакрилат, полигидроксиэтилметакрилат и тому подобное; поливинилэфир; поливиниловый спирт; поливинилкетон; поливинилгалогенид, такой как поливинилхлорид и тому подобное; поливинилнитрил; сложный поливинилэфир, такой как поливинилацетат и тому подобное; поливинилпиридин, такой как поли-2-винилпиридин, поли-5-метил-2-винилпиридин и тому подобное; полистирол; поликарбонат; сложный полиэфир; сложный полиортоэфир, включая сополимер; сложный полиамидоэфир; полиангидрид; полиуретан; полиамид; простой эфир целлюлозы, такой как метилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза и тому подобное; сложный эфир целлюлозы, такой как ацетат целлюлозы, ацетатфталат целлюлозы, ацетобутират целлюлозы и тому подобное; полисахарид; белок; желатин; крахмал; камедь; смола; и тому подобное. Эти материалы могут быть использованы по отдельности, в виде физических смесей (композиций) или в виде сополимеров. Использование производных любого из вышеперечисленных полимеров также предполагается.
В одном аспекте полимерный наполнитель системы доставки включает в себя биосовместимый полимер, не поддающийся биологическому разложению, такой как, например, силикон, полиакрилат; полимер этилена и винилацетата; ацилзамещенный ацетат целлюлозы; неразлагаемый полиуретан; полистирол; поливинилхлорид; поливинилфторид; поливинилимидазол; хлорсульфонат полиолефина; полиэтиленоксид; или их смеси и сополимеры.
В другом аспекте полимерный наполнитель включает в себя биосовместимый биоразлагаемый полимер, такой как, например, полилактид; полигликолид; сополимер лактида и гликолида; полимер молочной кислоты; полигликолевая кислота; сополимер молочной и гликолевой кислот; поликапролактон; полимер сложных ортоэфиров; полифосфазен; полигидроксибутират или сополимер, содержащий полигидроксибутират; сополимер лактида и капролактона; поликарбонат; полиэфироамид; полиангидрид; полидиоксанон; полиалкиленалкилат; сополимер полиэтиленгликоля и полимера сложных ортоэфиров; биоразлагаемый полиуретан; полимер аминокислот; полиэфир-эфирный сополимер; полиацеталь; полицианоакрилат; сополимер полиоксиэтилена и полиоксипропилена; или их смеси и сополимеры.
В одном аспекте основанная на полимерах система доставки включает в себя полимер, не поддающийся биологическому разложению. В другом аспекте основанная на полимерах система доставки включает в себя биоразлагаемый полимер, при этом пептид внедрен в полимер этой системы доставки. В одном аспекте полипептид инкапсулирован в систему доставки, составленную из сополимера лактида и гликолида, полилактида, полигликолида, поликапролактона, сополимера лактида и капролактона, сополимера лактида, гликолида и капролактона, сополимера гликолида и капролактона или их смеси. Сополимеры лактида и гликолида для лекарственных средств  для доставки лекарственных средств обычно получают путем полимеризации в расплаве через раскрытие кольца лактидного и гликолидного мономеров. Некоторые полимеры имеют или не имеют карбоксильные концевые группы. Некоторые полимеры имеют блок полиэтиленгликоля (ПЭГ). Когда концевой группой сополимера лактида и гликолида, полилактида или полигликолида является некарбоксильная группа, например, сложный эфир, то получаемый полимер обозначается в настоящем описании как блокированный или кэппированный полимер. Неблокированный полимер, наоборот, имеет концевую карбоксильную группу.
В одном аспекте используются линейные полимеры лактида и гликолида, однако разветвленные полимеры также могут быть использованы. В некоторых аспектах высокомолекулярные полимеры (например, с характеристической вязкостью > 1 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С) могут быть использованы для изготовления изделий медицинского назначения, например, для того чтобы обеспечить их соответствие требованиям прочности. В других аспектах низкомолекулярные полимеры (например, с характеристической вязкостью < 1 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С) могут быть использованы для изготовления лекарственных средств для доставки лекарственных средств или доставки вакцин, в тех случаях когда более важным является время резорбции, а не прочность материала. Лактидная часть полимера имеет асимметрический атом углерода. Коммерчески доступными являются рацемические DL-, L- и D-полимеры. L-полимеры являются более кристаллизованными и медленнее резорбируются чем DL-полимеры. Наряду с сополимерами, включающими в себя гликолид и DL-лактид или L-лактид, существуют сополимеры L-лактида и DL-лактида. Кроме того, существуют гомополимеры лактида или гликолида. Кроме того, лактидный мономер может также содержать алкильные группы.
В случае, когда биоразлагаемым полимером является сополимер лактида и гликолида, полилактид или полигликолид, количество лактида и гликолида в полимере может варьировать. В одном аспекте биоразлагаемый полимер содержит от 0 до 100 мол.%, от 40 до 100 мол.%, от 50 до 100 мол.%, от 60 до 100 мол.%, от 70 до 100 мол.% или от 80 до 100 мол.% лактида и от 0 до 100 мол.%, от 0 до 60 мол.%, от 10 до 40 мол.%, от 20 до 40 мол.%, или от 30 до 40 мол.% гликолида, при этом количество лактида и гликолида составляет 100 мол.%. В одном аспекте биоразлагаемый полимер может быть полилактидом, 85:15 сополимером лактида и гликолида, 75:25 сополимером лактида и гликолида или 65:35 сополимером лактида и гликолида, где указанные соотношения являются молярными соотношениями.
В одном аспекте, когда биоразлагаемым полимер является сополимером лактида и гликолида, полилактидом или полигликолидом, этот полимер имеет характеристическую вязкость от 0,15 до 1,5 дл/г, от 0,25 до 1,5 дл/г, от 0,25 до 1,0 дл/г, от 0,25 до 0,8 дл/г, от 0,25 до 0,6 дл/г или от 0,25 до 0,4 дл/г, измеренную в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С.
Фармацевтические композиции
В дополнительном варианте осуществления изобретения модифицированные пептиды и основанные на полимерах системы доставки, являющиеся предметом изобретения, смешивают с подходящим фармацевтическим носителем, пригодным для введения приматам, особенно людям, с целью получения фармацевтических композиций.
Фармацевтически приемлемые носители, которые могут быть использованы в этих фармацевтических композициях, могут быть любым растворителем, диспергентом, изотоническим агентом и тому подобным. За исключением случаев, когда стандартные среда, агент, разбавитель или носитель оказывают вредное воздействие на реципиента или на терапевтическую эффективность основанной на полимерах системы доставки или на лечебный пептид или на другой биологически активный агент, инкапсулированный в нее, они пригодны для использования в настоящем изобретении.
Носитель может быть жидким, полутвердым, например, пасты, или твердым носителем. Примеры носителей включают в себя масла, воду, физиологические растворы, спирт, сахар, гель, липиды, липосомы, смолы, пористые матрицы, связующие вещества, наполнители, покрытия, консерванты и тому подобное или их сочетания.
В дополнительном варианте осуществления изобретения модифицированные пептиды и основанные на полимерах системы доставки, являющиеся предметом изобретения, могут вводиться в виде порошка без носителя.
Способы лечения
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к способам лечения заболевания позвоночного, предпочтительно млекопитающего, предпочтительно примата, в особенно предпочтительном варианте - человека, путем введения ему пептидного лекарственного средства настоящего изобретения, пригодного для лечения этого заболевания.
Примеры
Пример 1: Модельные лекарственные средства, содержащие пептиды
Процесс получения:
Нагруженные пептидом микрочастицы получали стандартным способом экстракции растворителем. Приблизительно 200 мг пептида растворяли в 2 г ДМСО. Отдельно 2 г сополимера лактида и гликолида (ПЛГ) растворяли в 10 г дихлорметана. Затем раствор пептида добавляли к раствору полимера при гомогенизации с высокой частотой вращения в минуту, используя гомогенизатор IKA. Фазу пептид/полимер затем диспергировали в диспергирующей фазе, состоящей из 3 г поливинилового спирта (ПВС) и 2,7 г дихлорметана в 150 мл дистиллированной воды, путем гомогенизации при 700 об/мин при помощи смешивающего блока Silverson L4RT. После образования достаточно мелких капель (3 минуты), эмульсию разводили в 1 л дистиллированной воды и перемешивали на пластине смесителя в течение одного часа, при этом происходила экстракция дихлорметана и затвердевание микрочастиц ПЛГ. После этого микрочастицы отделяли путем пропускания суспензии через сито с размером ячеек 125 микрон и сбора микрочастиц на сите с размером ячеек 20 микрон. Собранные микрочастицы затем лиофилизировали для удаления остатков воды. Готовый продукт представлял собой сыпучий порошок от белого до грязно-белого цвета, который далее хранили при температуре -20°С.
Содержание лекарственного средства:
Содержание лекарственного средства определяли путем тщательного экстрагирования пептида из лекарственных средств микрочастиц ПЛГ. Обычно лекарственные средства ПЛГ растворяли в подходящем органическом растворителе (или гидролизировали полимер) и экстрагировали лекарственное вещество подходящим водным буфером. Затем при помощи ВЭЖХ определяли количественное содержание лекарственного средства в экстракте. Значение концентрации использовали для того, чтобы определить количество лекарственного вещества, содержащееся в микрочастице, которое выражали как процент по массе (масс.%).
Высвобождение in vitro:
Анализ высвобождения in vitro состоял из помещения образцов лекарственных средств микрочастиц в подходящую принимающую жидкость (фосфатно-солевой буфер с pH 7,4) с поддерживаемой температурой 37°С и легким помешиванием. Значение pH принимающей жидкости регулярно проверяли, для того чтобы быть уверенными, что фосфатно-солевой буфер поддерживает pH на уровне 7,4. Принимающую жидкость заменяли в различные моменты времени и при помощи ВЭЖХ определяли количественное содержание пептида, высвободившегося в принимающую жидкость. Для того чтобы быть уверенными в стабильности пептида после того как он высвободился в принимающую жидкость, проводили контрольные исследования.
Размер микрочастиц
Средний размер и распределение по размерам микрочастиц в лекарственных средствах определяли с помощью анализатора размера частиц с лазерной дифракцией Beckman Coulter LS 13 320.
На Фигурах 2 и 3 показано влияние заряда на загрузку лекарственного средства и эффективность загрузки. В пределах разброса данных загрузка лекарственного средства и эффективность загрузки были согласующимися и сходными у нейтральных и положительно заряженных пептидов. Отрицательно заряженный пептид (DP5) инкорпорировался (загружался) менее эффективно по сравнению с другими исследованными пептидами.
На Фигуре 4 показано, что, за исключением пептида DP2, загружаемый пептид не влияет на размер микрочастиц лекарственных средств, содержащих 50:50 сополимер лактида и гликолида со сложноэфирной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,2 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С.
На Фигурах 5 и 6 показано влияние заряда пептида на его высвобождение из микрочастиц лекарственного средства, содержащего 50:50 сополимер лактида и гликолида с кислотной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,2 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. Заряженные пептиды высвобождаются с неизменно большей скоростью по сравнению с нейтральным пептидом. Можно также отметить, что пептиды с более высокой плотностью заряда (DP3, DP4, DP5 по отношению к DP2) высвобождались более быстро. Также примечательно, что в этой основанной на полимерах системе доставки не наблюдался «взрывной» эффект.
На Фигуре 7 показаны профили высвобождения из микрочастиц лекарственного средства, основанного на 50:50 сополимере лактида и гликолида со сложноэфирной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,2 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. В то время как нейтральный и отрицательно заряженный пептид показали очень небольшое высвобождение в течение периода исследования, положительно заряженный пептид продемонстрировал значительное взрывное высвобождение из лекарственного средства. Кроме того, чем больше был положительный заряд (более высокая плотность заряда), тем более значительным было его влияние на скорость высвобождения.
На Фигуре 8 показано высвобождение пептидов из микрочастиц лекарственного средства, содержащего 85:15 сополимер лактида и гликолида с кислотной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,25 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. В течение периода исследования высвобождение пептида из микрочастиц любого лекарственного средства не наблюдалось.
На Фигуре 9 показано высвобождение пептидов из микрочастиц лекарственного средства, содержащего 85:15 сополимер лактида и гликолида со сложноэфирной концевой группой и приблизительной характеристической вязкостью 0,25 дл/г, измеренной в хлороформе при концентрации 0,5 г/дл и температуре 30°С. В то время как нейтральный и отрицательно заряженный пептид показали очень небольшое высвобождение в течение периода исследования, положительно заряженный пептид продемонстрировал более значительное высвобождение из микрочастиц лекарственного средства. Чем больше был положительный заряд (более высокая плотность заряда), тем более значительным было его влияние на скорость высвобождения.
Пример 2: Примеры модификаций исходных пептидов
Кальцитонин
Кальцитонин представляет собой гормон, используемый в лечении остеопороза. Кальцитонин человека имеет следующую аминокислотную последовательность Cys-Gly-Asn-Leu-Ser-Thr-Cys-Met-Leu-Gly-Thr-Tyr-Thr-Gln-Asp-Phe-Asn-Lys-Phe-His-Thr-Phe-Pro-Gln-Thr-Ala-lle-Gly-Val-Gly-Ala-Pro (последовательность SEQ ID NO:1).
Для улучшения использования кальцитонина в лекарственном средстве с контролируемым высвобождением значение его pI изменяют путем добавления последовательности из трех лизинов на N-конец с целью повышения эффективности инкапсуляции (последовательность SEQ ID NO:2). В другом варианте, для того чтобы увеличить его начальное взрывное высвобождение из сложного полиэфира со сложноэфирной концевой группой, остатки глицина замещают лизином (последовательность SEQ ID NO:3). Для повышения эрозионного высвобождения из сложного полиэфира с кислотной концевой группой, остатки глицина замещают аспарагиновой кислотой (последовательность SEQ ID NO:4).
Лейпролид
Лейпролид является агонистом гонадотропинвысвобождающего гормона, который может быть использован в лечении рака предстательной железы или эндометриоза. Лейпролид имеет следующую аминокислотную последовательность GIu-His-Trp-Ser-Tyr-DLeu-Leu-Arg-Pro-NHEt (последовательность SEQ ID NO:5).
Для улучшения использования лейпролида в лекарственном средстве с контролируемым высвобождением значение его pI изменяют путем замены глутаминовой кислоты глутамином (последовательность SEQ ID NO:6), для того чтобы увеличить диффузионное высвобождение из сложного полиэфира со сложноэфирной концевой группой, и/или путем замены аргинина аспарагиновой кислотой (последовательность SEQ ID NO:7), для того чтобы уменьшить диффузионное высвобождение из сложного полиэфира со сложноэфирной концевой группой.
Октреотид
Октреотид является октапептидом, который может быть использован в качестве ингибитора соматотропина и/или для лечения акромегалии. Октреотид имеет следующую аминокислотную последовательность DPhe-Cys-Phe-DTrp-Lys-Thr-Cys-Thr (последовательность SEQ ID NO:8).
Для улучшения использования октреотида в лекарственном средстве с контролируемым высвобождением значение его pI изменяют путем замены треонина лизином (последовательность SEQ ID NO:9), для того чтобы повысить эффективности инкапсуляции и загрузки октреотида.
Все цитируемые источники непосредственно включены в настоящее описание путем ссылки полностью.