CN101234193B - 含有重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液 - Google Patents

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本发明涉及融合蛋白的医用稳定制剂,公开了一种含有重组人血清白蛋白融合于扰素的稳定水溶液,除了含有安全有效量的重组人血清白蛋白融合干扰素外,还含有磷酸盐和可药用的还原性物质。本发明的制剂可稳定保存重组人血清白蛋白融合干扰素,能够充分防止重组融合蛋白的聚集、降解、构象改变等理化性质的变化,从而保持其有效组分的生物学活性。

Description

含有重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液
技术领域
本发明涉及融合蛋白的医用稳定制剂,尤其涉及一种含重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定制剂。
背景技术
干扰素是具有广泛生物学活性的调节蛋白质,有抗病毒、免疫调节的作用,对多种肿瘤细胞具有辅助性杀灭或抑制增殖作用,还能抑制癌基因表达从而阻止或减慢正常细胞向肿瘤细胞转化的过程。自80年代开始研制出重组人干扰素以来,目前有60多个国家批准上市。广泛用于乙肝、丙肝;白血病;疱疹、湿疣;肾癌、膀胱癌;淋巴瘤、骨髓瘤、黑色素瘤等多种病毒性疾病和肿瘤的治疗。但普通干扰素也存在某些不够理想之处,由于干扰素分子量小,易被肾小球滤过,所以皮下注射后吸收很快,半衰期短,容易被酶水解等,一般要每天注射,至少每周注射三次,应用不够方便。而干扰素治疗肝炎、肿瘤、类风湿及多发性硬化症等疾病时,治疗周期常常长达数月甚至数年,这种长期大剂量频繁用药增加了病人的痛苦和治疗费用而且易产生发烧、疲乏、食欲减退及流感样症状等毒副作用。
人血清白蛋白融合干扰素是人血清白蛋白与干扰素蛋白的融合蛋白,能显著延长干扰素体内半衰期,增强抗病毒作用,提高治疗效果,并且减少注射给药频率。人血清白蛋白融合干扰素的相关专利已在国内外公开,如美国专利US6946134、US6905688、US6926898,中国专利01124110.1、200410042814.8、200610049070.1、200610023785.X。虽然,人血清白蛋白融合干扰素比普通干扰素的稳定性有所提高,但作为蛋白类药物,其稳定性还是无法与常规化学药物相比。根据以往的重组干扰素临床使用经验,在治疗病毒性肝炎性等疾病需要3-6个月的连续给药周期。因为给药时间较长,活性药物需要有较好的稳定性。众所周知,一般重组蛋白质的稳定性比较差,在保存过程中会受到多种环境因素的影响,例如温度,湿度,氧和紫外线等都可能使蛋白发生多种物理或化学变化,造成蛋白质的聚合、分解、氧化或变性等。这些变化使蛋白质活性丧失从而降低治疗效果,并且严重的可能引起毒副作用。因此,研究出一种能稳定保存人血清白蛋白融合干扰素,并适合于实际临床使用的制剂处方是很有意义的。本发明就涉及此方面内容。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液,该水溶液可稳定保存重组人血清白蛋白融合干扰素,能够充分防止重组融合蛋白的聚集、降解、构象改变等理化性质的变化,从而保持其有效组分的生物学活性。
本发明的技术方案基于下述理论及研究:
重组人血清白蛋白融合干扰素含有39个半胱氨酸,其中38个形成19对二硫键,还有1个半胱氨酸呈还原状态,能与分子外的半胱氨酸形成二硫键从而形成共价键的聚体。研究发现,在重组人血清白蛋白融合干扰素的保存过程中,随着时间的增加融合蛋白的聚体现象也逐渐增加,生物学活性逐渐降低。所以推测聚体化现象可能是导致重组人血清白蛋白融合干扰素在保存过程中生物学活性逐渐降低的主要原因。为了防止重组人血清白蛋白融合干扰素的聚体形成,认为需要在溶液中保持一个适合的还原环境,即在溶液中添加适合的还原剂。研究发现,在含适合的pH的缓冲盐的溶液中单独添加还原性物质就能明显的提高重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定性,其对制剂稳定性的影响要超过其它的常用辅料,如表面活性剂、金属离子络合物、糖类、多元醇类、氨基酸、中性无机盐等。
基于上述理论及研究,本发明采用了下述技术方案:
一种含有重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液的,它除了含有安全有效量的重组人血清白蛋白融合干扰素外,还含有磷酸盐和可药用的还原性物质。
上述磷酸盐在溶液或重建后的溶液中起到缓冲溶液pH值的作用。一般为无机磷酸盐。
蛋白质是两性物质,在环境的pH大于其等电点的情况下带负电荷,反之带正电荷,在极端的酸性或碱性情况下都会引起蛋白质构象的变化而导致生物学活性的丧失。重组人血清白蛋白融合干扰素的等电点在5.3左右,考虑到在等电点附近蛋白质的溶解性会下降而出现沉淀。前期的实验证明当溶液的pH小于4.5时重组融合蛋白会出现降解的现象,而pH在碱性状态下有利于半胱氨酸氧化形成二硫键。根据上述现象,优先pH范围为6.5-7.5。
可药用的还原性物质是指在溶液中能够优先被氧化,从而保护其它物质避免氧化。如含硫还原剂,包括硫辛酸、硫二甘醇、硫乙醇胺、硫代硫酸盐,硫氢酸钠,焦亚硫酸钠,亚硫酸钠,二硫苏糖醇、半胱氨酸和还原型谷胱甘肽等;如含有烯醇式结构的抗氧化剂,包括L-抗坏血酸、L-抗坏血酸盐、D-异抗坏血酸、D-异抗坏血酸盐等。较佳的,上述还原性物质选自焦亚硫酸钠、L-抗坏血酸、半胱氨酸或谷胱甘肽中的一种或几种的组合。实施例具体列举了加入不同量的L-抗坏血酸、焦亚硫酸钠、半胱氨酸,还原性谷胱甘肽进行实验。较合适的,还原剂浓度在0.1-10g/L的范围内能提高重组融合蛋白的稳定性,优选1-10g/L,特别含有L-抗坏血酸的体系能显著提高重组融合蛋白的稳定性。
本发明中,任何高度提纯的重组人血清白蛋白融合干扰素都可以作为主要活性成分加至本发明的稳定水溶液中,最好是具有SEQ ID NO:1的氨基酸序列的蛋白,或者是与上述蛋白有90%以上同源性并具有干扰素活性的蛋白,由酵母系统表达的重组蛋白。但本发明并不仅限于上述结构的重组人血清白蛋白融合干扰素。本专利所提供的方法,也适用于那些通过基因工程方法进行类似蛋白质突变所获得的其他重组人血清白蛋白融合干扰素,因为这些改变通过常规的方法很容易实现。因此在这方面的应用是受到本专利保护的。
进一步改进的,如果配方中再加入可药用的表面活性剂、金属离子络合物和除无机磷酸盐以外的无机盐中的一种或多种,则能进一步提高重组人血清白蛋白融合干扰素稳定性。其中,表面活性剂可以提高蛋白在水溶液中的溶解性、防止蛋白质析出或吸附于容器壁上或注射器上,从而避免活性物质的损失。金属离子络合物可以络合溶液中微量的二价金属离子,降低蛋白质的氧化变性失活。无机盐类可提高溶液的离子强度,增加蛋白的水溶性(盐溶作用);可维持一个适合的pH环境,有利于蛋白的稳定;另外通过调节适合的渗透压使制剂易于被人体接受。
较为合适的,在上述表面活性剂在溶液或重建后的溶液中的浓度为0.1-10g/L,金属离子络合物在溶液或重建后的溶液中的浓度为0.1-10g/L,所述无机盐在溶液或重建后的溶液中的浓度为1-100g/L。优选的,上述表面活性剂为吐温80,金属离子络合物为依地酸二钠,无机盐为氯化钠。
适用于本发明的表面活性剂是具有6-13HLB的非离子表面活性剂,例如脱水山梨醇脂肪酸酯,甘油脂肪酸酯(如脱水山梨糖醇辛酸单酯,脱水山梨糖醇月桂酸单酯和脱水山梨糖棕榈酸单酯),聚甘油脂肪酸酯(例如甘油辛酸单酯,甘油肉豆蔻酸单脂霜和甘油硬脂肪酸单酯),聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯,聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯,聚氧乙烯甘油脂肪酸酯,聚氧乙烯乙二醇脂肪酸酯,聚氧乙烯烷基醚,聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚,聚氧乙烯苯醚,聚氧乙基化硬蓖麻油,聚氧乙基化蜂蜡衍生物,聚氧乙烯化羊毛脂衍生物或者聚氧乙烯脂肪酸酰胺。天然表面活性剂是:卵磷脂,甘油磷脂。神经鞘磷脂,蔗糖脂肪酸酯等。这些表面活性剂既可以单独使用,也可以混合用。
适于本发明的金属离子络合物包括但不限于乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、亚氨基二乙酸(IDA)、柠檬酸盐、组氨酸盐等。
适于本发明的无机盐包括但不限于氯化钠、氯化钾、磷酸盐、醋酸盐、巴比妥盐、三羟甲基氨基甲烷、硼酸盐等。
本发明的重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液中还可以加入一定量的防腐剂,如苯甲醇、三氯叔丁醇、尼泊金酯类等,防止微生物的污染。本发明的稳定水溶液最适合以非胃肠道方式使用,如肌肉、皮下或静脉注射等。
本发明的优点在于通过添加一些能被人体接受的成分,从而制备出一种适合临床使用,特别是注射使用而且稳定保存的重组人血清白蛋白融合干扰素制剂。这种制剂可以防止活性成分由于容器吸附,蛋白质变性、聚合、降解、氧化等多种因素而导致的结构变性或失活,从而方便运输、长期保存和临床使用。
具体实施方式
本发明实施例中涉及的重组人血清白蛋白融合干扰素是通过基因工程方法制备的重组产品,其制备方法可以根据本发明同一申请人递交的一份专利进行(发明名称:一种人血清白蛋白融合长效干扰素制备工艺,申请号:200610023785.X,公开号:CN1896106)获得。
本发明人为了提高含有重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定性,进行了深入的研究,发现在重组人血清白蛋白融合干扰素制剂配方中添加表面活性剂、金属离子络合物、多元醇、氨基酸、无机盐等物质中的一种或几种组合,能有效的提高重组融合蛋白的稳定性,但总体的稳定性还不能满足保存、运输和临床上方便使用的要求。而在合适pH下,还原性物质的单独添加即可起到显著提高融合蛋白的稳定性的作用,如果进一步添加可药用的表面活性剂,金属络合物、无机盐类中挑选至少一种加入制剂中,则可进一步改善提高融合蛋白的稳定性。
本发明所提的表面活性剂、金属离子络合物、无机盐类、还原性物质在实际应用时是几种物质组合使用。在本发明的基础上改变其浓度或加入其它一些物质,但对提高重组人血清白蛋白融合干扰素稳定性没有显著作用的改变,仍被视为本发明的一部分。
经实验研究证实,重组人血清白蛋白融合干扰素在以下配方的水溶液中的稳定性显著的提高:
每毫升水溶液含:
Figure BYZ000003942834100041
实施例中,采用下述方法确定重组人血清白蛋白融合干扰素的剩余生物学活性和聚体含量。
a)重组人血清白蛋白融合干扰素生物学活性检测方法
依据干扰素可以保护人羊膜细胞(WISH)免受水泡口炎病毒(VSV)破坏的作用,用结晶紫对存活的WISH细胞染色,于波长570nm处测定其吸光度,可得到干扰素对WISH细胞的保护效应曲线,以此测定重组人血清白蛋白-干扰素α2b融合蛋白的生物学活性。
材料和试剂
1)测活系统采用WISH细胞(人羊膜细胞),传代培养于含10%FBS的RPMI-1640培养基中;攻击病毒为VSV病毒(水泡性口炎病毒)。
2)培养基完全培养基(含10%FBS RPMI1640),测活培养基(含7%FBS RPMI1640)、攻击培养基(含3%FBS RPMI1640)。
3)PBS氯化钠8.0g、氯化钾0.20g、磷酸氢二钠1.44g、磷酸二氢钾0.24g,加水溶解并稀释至1000ml,经121℃15分钟灭菌。
4)消化液取乙二胺四乙酸二钠0.2g、氯化钠8.0g、氯化钾0.2g、磷酸氢二钠1.152g、磷酸二氢钾0.2g,加水溶解并稀释至1000ml,经121℃15分钟灭菌。
5)染色液取结晶紫50mg、乙酸0.1ml,加水稀释至100ml。
6)脱色液取无水乙醇50ml、乙酸0.1ml,加水稀释至100ml。
7)测活用标准品干扰素α活性标准品,-80℃保存。
8)供试品重组人血清白蛋白-干扰素α2b融合蛋白。
检测方法
1)收集对数生长期WISH细胞,计数并调整至细胞密度为2×105个/ml,接种于96孔细胞培养板中,每孔100ul。37℃,5% CO2细胞培养箱培养4-6小时。
2)取干扰素α测活用标准品及重组人血清白蛋白-干扰素融合蛋白待测样品,干扰素α测活用标准品用测活培养基稀释至1000IU/ml,待测品用测活培养基稀释至2ug/ml,并分别以此浓度为起始浓度,用测活培养基四倍比稀释8个梯度。
3)将稀释后的活性标准品和待测样品加入到96孔板中,每孔100ul,复孔。取测活培养基100ul/孔作阴性对照。37℃,5%CO2细胞培养箱培养18-24小时。
4)取VSV病毒储液,用攻毒培养基稀释至100CCID50。弃去96孔细胞培养板中的上清液,加入稀释后的VSV病毒,每孔100ul。37℃,5%CO2细胞培养箱培养24小时。
5)弃去细胞培养板中的上清液,每孔加入染色液50ul,室温染色30分钟。用流动水洗去染色液,吸干残留水分,每孔加入脱色液100ul,室温放置5分钟。
6)混匀后,用酶标仪以630nm为参比波长,在波长570nm处测定吸光度,记录数据。
结果计算
实验数据采用origin数据处理软件,作四参数方程回归(横坐标为对数坐标(稀释倍数),纵坐标为算术坐标(吸光度)):
Y=(A-B)/[1+(X/C)D]+B
根据该方程,X=+∞时(稀释倍数无穷大时,即供试品浓度无穷小),Y=B,即最低限;当X=0时,Y=A,即最高限;而当X=C时,Y=(A+B)/2,即半数有效。因此C的数值即为半数保护浓度(ED50)。
供试品的生物学活性(IU/ml)=Pr×(Ds×Es)/(Dr×Er)
式中Pr为标准品生物学活性,1000IU/ml;
Ds为供试品预稀释倍数;
Dr为标准品预稀释倍数;
Es为供试品相当于标准品半效量的稀释倍数;
Er为标准品半效稀释倍数。
b)重组人血清白蛋白融合干扰素聚体检测方法
采用分子体积排阻色谱柱,根据待测组分的分子大小进行分离的液相色谱技术。其分离原理是色谱柱填充剂表面分布着不同尺寸的孔径,待测组分进入色谱柱后,它们中的不同组分按分子大小进入相应的孔径内,大于所有孔径的分子不能进入填充剂颗粒内部,在色谱过程中不被保留,最早被流动相洗脱至柱外,表现为保留时间较短;小于所有孔径的分子能自有进入填充剂表面的所有孔径,在色谱柱中滞留时间较长,表现为保留时间较长;其余分子则按分子大小依次被洗脱。
材料和试剂
1)检测柱:TSK-GEL(TOSOH),SW2000XL,5um粒径,7.8mm×300mm。
2)HPLC系统:LC-10AT(SHIMADU,日本),二级管阵列检测器。
3)流动相:0.1Mol/L磷酸盐,0.1Mol/L氯化钠缓冲液,pH 7.0。
检测步骤
洗脱充分平衡后即可开始检测,流速为0.5ml/min,上样量20ul,蛋白含量不低于20ug,检测时间为30分钟。
结果计算
按面积归-法计算重组人血清白蛋白-干扰素α2b聚体峰面积占总峰面积的百分率。
以下列举具体实施例来阐明本发明,应理解这些例子仅仅是为了说明本发明,而非限制本发明的范围。
实施例1
表1列出的各种稳定剂分别加至1.0mg/ml的重组人血清白蛋白干扰素融合蛋白中,混合物中含有20mM pH7.0磷酸盐缓冲液,0.22um除菌过滤后按1.0ml/支分装于药用的注射剂玻璃瓶中,瓶口以溴化丁基橡胶塞和铝塑复合盖密封。分装后的含有重组人血清白蛋白干扰素融合蛋白混合物放置于25℃中,1个月后取样测定重组人血清白蛋白干扰素融合蛋白的生物学活性和蛋白纯度。
Figure BYZ000003942834100071
Figure BYZ000003942834100081
实验可见,单独添加还原剂对稳定性的作用,优于添加表面活性剂、金属离子络合物和无机盐的组合,当还原剂浓度在0.5g/L-5g/L的范围内能提高重组融合蛋白的稳定性。
实施例2
表2列出的各种稳定剂分别加至1.0mg/ml的重组人血清白蛋白干扰素融合蛋白中,混合物中含有20mM pH7.0磷酸缓冲液,0.22um除菌过滤后按1.0ml/支分装于药用的注射剂玻璃瓶中,瓶口以溴化丁基橡胶塞和铝塑复合盖密封。分装后的含有重组人血清白蛋白干扰素融合蛋白混合物放置于25℃中,1个月后取样测定重组人血清白蛋白干扰素融合蛋白的生物学活性和蛋白纯度。
Figure BYZ000003942834100082
Figure BYZ000003942834100091
实验表明,其它条件相同的情况下,含有L-抗坏血酸的体系更能显著提高重组融合蛋白的稳定性。
Figure IWB00000008740500101
Figure IWB00000008740500111
Figure IWB00000008740500121

Claims (6)

1.一种含有重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液,其特征在于,所述水溶液除了含有安全有效量的重组人血清白蛋白融合干扰素外,还含有磷酸盐和可药用的还原性物质,所述磷酸盐为在溶液中起到缓冲溶液pH值的作用的无机磷酸盐,所述可药用的还原性物质选自焦亚硫酸钠、L-抗坏血酸或谷胱甘肽中的一种或几种的组合,所述可药用的还原性物质在重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液中的浓度为0.1-10g/L,所述稳定水溶液的pH为6.5-7.5。
2.如权利要求1所述的重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液,其特征在于,所述的重组人血清白蛋白融合干扰素是具有SEQID NO:1的氨基酸序列的蛋白,或者是具有干扰素活性且与具有SEQ ID N0:1的氨基酸序列的蛋白有90%以上同源性的蛋白。
3.如权利要求1所述的重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液,其特征在于,所述重组人血清白蛋白融合干扰素是由酵母表达的重组蛋白。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液,其特征在于,所述稳定水溶液中还含有表面活性剂、金属离子络合物、或无机盐中的一种或多种的组合。
5.如权利要求4所述重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液,其特征在于,所述表面活性剂为吐温80,所述金属离子络合物为依地酸二钠,所述无机盐为氯化钠。
6.如权利要求4所述重组人血清白蛋白融合干扰素的稳定水溶液,其特征在于,所述表面活性剂在稳定水溶液中的浓度为0.1-10g/L,金属离子络合物在稳定水溶液中的浓度为0.1-10g/L,所述无机盐在稳定水溶液中的浓度为1-100g/L。
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