CN102223788A - 保存混合物及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及保存组合物,即包含谷氨酸盐、糖和聚合物的保存混合物的制剂。所述保存混合物有利地用于保存生物化合物。
Description
发明领域
本发明涉及保存组合物(preservation composition),即包含谷氨酸盐、糖和聚合物的保存混合物(preservation mixture)的制剂。所述保存混合物有利地用于保存生物化合物(biological compound)。
发明背景
由于生物化合物通常是脆弱的,并且在我们的星球上是易受环境伤害的,所以这些化合物的长期储存提出独特的挑战。几乎没有水合生物化合物足够稳定,以使得它们能够被分离、纯化、并在室温下以任何物质的溶液形式储存超过很短的时间。
不论是在商业上还是实际上,以干燥形式储存生物化合物带来巨大的益处。成功干燥的试剂、材料和组织具有降低的重量并要求减少的储存空间,但增加它们的储存期限。而且与低温储存及伴随的成本相比,干燥材料的室温储存更加划算。现已存在一些用于生产干燥的生物化合物的当前技术。冷冻干燥是最古老且常用的技术之一。很长一段时间内,冷冻干燥被视作一项技术而非科学,这阻碍了科学进展和研究。
WO 01/37656公开了保存生物化合物的方式,其中存在单糖的非还原衍生物。发现这样的化合物对于保存诸如病毒和细胞的生物化合物是具有吸引力的。尽管如此,使用这样的化合物具有至少两个缺点:这样的化合物应当特别地化学合成,并且就此而言是昂贵的。此外,这样的化合物的玻璃化温度很低,这意味着在它们的干燥过程中增加了化合物结晶化的风险,其可能影响该生物化合物的稳定性。
本发明的发明人惊奇地发现,诸如谷氨酸盐、糖或糖醇的简单材料以及聚合物的混合物可以有利地用作任何生物化合物的保存混合物。
发明内容
保存混合物
一方面,本发明提供保存混合物,其包含谷氨酸盐、糖和聚合物,其中所述糖不是单糖的非还原性衍生物。在本发明的语境中,当存在生物化合物时,保存混合物被称为保存组合物。
如本文中所用,术语“保存”优选地指生物化合物的降解例如不超过可接受的水平,所述生物化合物的降解在本文中被确定为通过化学途径(如氧化、水解或酶作用)和物理途径(例如变性、聚集、凝胶化)进行。换言之,在干燥和/或随后的储存后,该生物化合物还保留有至少足以用于预期商业应用的生物活性或生存力(viability)水平和/或初始的功能或结构水平。
在本发明的优选实施方案中,在冷冻干燥以及随后在37℃下储存一天或两天或三天或四天、一周、两周、三周、四周、五周、六周、七周、八周、九周、十周或更长时间后,保存混合物在复水时保留至少0.1%、至少0.5%、至少1%、至少5%、至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少85%、至少90%、至少95%或更高的生物活性或生存力。根据生物化合物的特性,技术人员会知道应使用哪种试验来评价所述生物化合物的活性。优选通过计算在37℃下温育5周后在培养基上形成的菌落数来测定菌落形成单位(CFU),以评价生存力。
在本发明的另一优选实施方案中,在37℃下储存一天或两天或三天或四天、一周、两周、三周、四周、五周、六周、七周、八周、九周、十周或更长时间后,保存混合物在复水时保留至少1%、至少5%、至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少85%、至少90%、至少95%或更多的结构和/或功能。根据生物化合物的特性,技术人员会知道应使用哪种试验来评价所述生物化合物的结构和/或功能。优选通过ELISA或Biacor分析来评价抗原结构。优选通过紫外、荧光、傅里叶变换红外(FTIR)和/或圆二色性(CD)光谱来评价二级和三级结构。优选通过使用鼠类模型的体内分析来评价免疫原性。
在本发明的语境中,“混合物”优选地指谷氨酸盐、糖和聚合物中的每一个都共同存在。
存在于本发明的保存混合物中的糖不是单糖的非还原性衍生物。术语“单糖的非还原性衍生物”用于指一类改性的糖。改性可以是任何已知的化学改性,优选甲基化衍生物、乙基化衍生物和氯化衍生物。因此本发明的糖不是甲基化单糖或乙基化单糖或氯化单糖。更优选地,甲基化单糖不是所述甲基化单糖的α或β形式。更优选地,甲基化单糖不是甲基α-d-吡喃葡萄糖苷。放弃使用这样的特定的单糖的非还原性衍生物是因为它们具有一些缺点:尽管发现这样的化合物对于保存诸如病毒和细胞的生物化合物具有吸引力,但它们具有至少两个缺点。它们应当特别地化学合成,并且就此而言是昂贵的。此外,这样的化合物的玻璃化温度很低,这意味着在它们可能在干燥过程中增加结晶化的倾向,其影响所要保存的生物化合物的稳定性。在本发明的特别优选的实施方案中,提供如本文之前所定义的保存混合物,其中所述混合物不包含甲基α-d-吡喃葡萄糖苷。更优选地,所述混合物不包含甲基化单糖或乙基化单糖或氯化单糖。更优选地,所述混合物不包含单糖的非还原性衍生物。
不希望受到任何理论的束缚,本发明的发明人相信,为了优化生物化合物的保存,所用的保存混合物具有高的玻璃化温度以在冷冻干燥和随后的储存过程中避免该保存混合物的组分结晶化是至关重要的。在本发明的语境中,“高”玻璃化温度(Tg)优选地指高于储存温度的干燥后的玻璃化温度。更优选地,高玻璃化温度高于0℃、或高于10℃、或高于15℃、或高于20℃、或高于25℃、或高于27℃、或高于28℃、或高于29℃、或高于30℃、或高于31℃、或高于32℃、或高于33℃、或高于34℃、或高于35℃、或高于36℃,或高于37℃,或高于38℃、或高于39℃、或高于40℃、或高于45℃、或高于50℃、或高于55℃、或高于60℃、或高于65℃、或高于70℃、或高于75℃。
玻璃(glass)是可以通过将最初为液态的材料深过冷(substantial undercooling)而获得的无定形固态。在本发明中,在使用本发明的保存混合物的生物化合物的冷冻干燥过程中获得玻璃。在玻璃化材料或玻璃中的扩散以极低的速率发生(例如数微米/年)。所以实际上完全抑制了要求多于一个部分之间的相互作用的化学或生物改变。玻璃通常为均匀、透明的脆的固体,其可以被磨碎或碾碎为粉末。在高于已知的玻璃化温度(Tg)的温度下,粘度快速下降,而玻璃变成可变形的,并且该材料在甚至更高的温度下变成液体。我们相信只有在Tg高于储存温度的条件下才可以确保用于长期储存的玻璃化的最佳益处。Tg直接取决于存在于玻璃中的水的量,并因此可以通过控制水化的水平来改进Tg;水越少,则Tg越高。本发明的发明人发现,包含谷氨酸盐、糖和聚合物的保存混合物具有吸引人的如本文之前所定义的高Tg。此外,本发明的发明人清楚且毫无疑义地证明(参见实验部分),使用这样的具有如此高Tg的保存混合物使得能够获得有效保存的生物化合物。单词“保存的”的含义与本文之前定义的单词“保存”相同。此外,使用这样的制剂,可以设计干燥过程(如冷冻干燥过程),使其更加有效率(即更短的时间,该过程的温度可以更高)。随后在本文中定义了本发明的冷冻干燥过程。
现在在下文中广泛地定义本发明的保存混合物的各种组分。
谷氨酸盐
谷氨酸盐优选为谷氨酸钠、谷氨酸钾、谷氨酸铵、谷氨酸钙、谷氨酸镁、谷氨酸。更优选地使用谷氨酸钠。在一优选实施方案中,谷氨酸盐在保存组合物中存在的量为约0.05%w/v至约60%w/v,更优选为约0.2%w/v至约55%w/v,更优选为约0.5%w/v至约50%w/v,更优选为约1%w/v至约45%w/v,更优选为约1.5%w/v至约40%w/v,更优选为约2%w/v至约40%w/v,更优选为约2%w/v至约35%w/v,更优选为约2%w/v至约30%w/v,更优选为约2%w/v至约25%w/v,更优选为约2%w/v至约20%w/v,更优选为约4%w/v至约15%w/v,更优选为约4%w/v至约10%w/v。使用约5%w/v得到很好的结果(参见实施例)。因此在一优选实施方案中,保存组合物中存在约5%w/v至约10%w/v的谷氨酸钠。更优选地,保存组合物中存在5%w/v至10%w/v的谷氨酸钠。不希望受到任何理论的束缚,本发明的发明人相信,在包含生物化合物和本发明的保存混合物的组合物中,谷氨酸盐可能能够在干燥过程中与水结合。因此可以在冷冻干燥过程中在后期和/或以相对缓慢的方式除去水,即通过真空升华。水可以保留更长的时间和/或可以以相对缓慢的方式除去水的事实可以解释为什么这样的保存混合物是高度有效地。
单糖、二糖或寡糖
本发明的保存混合物中还存在糖,所述糖不是如WO 01/37656中提到的单糖的非还原性衍生物。存在于保存混合物中的糖可以是单糖、二糖或寡糖。适合的单糖的实例包括葡萄糖、甘露糖、果糖、木糖、半乳糖、核酮糖、阿拉伯糖等。适合的二糖的实例包括海藻糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖等。适合的寡糖的实例包括低聚果糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖等。优选地,糖是单糖或二糖。更优选地使用二糖。更优选地,使用海藻糖作为二糖。由于单糖和二糖的小分子大小,相信它们对生物材料具有更好的稳定作用,所述小分子大小可能导致与特定生物材料的更好的相互作用。因为海藻糖具有相对高的Tg(纯的海藻糖的Tg约为121℃),所以高度优选其作为二糖。
在一优选实施方案中,糖在保存组合物中存在的量为约0.05%w/v至约60%w/v,更优选为约3%w/v至约55%w/v,更优选为约5%w/v至约50%w/v,更优选为约5%w/v至约45%w/v,更优选为约5%w/v至约40%w/v,更优选为约5%w/v至约35%w/v,更优选为约5%w/v至约30%w/v,更优选为约5%w/v至约25%w/v,更优选为约5%w/v至约20%w/v,更优选为约6%w/v至约20%w/v,更优选为约7%w/v至约15%w/v。使用约7%w/v或约20%w/v得到很好的结果(参见实施例)。相应的,在一优选实施方案中,保存组合物包含约7%w/v或约20%w/v的海藻糖。更优选地,保存组合物包含7%w/v或20%w/v的海藻糖。
不希望受到任何理论束缚,本发明的发明人相信,在包含生物化合物和本发明的保存混合物的基质中,如之前所解释,糖可以在冷冻干燥过程中增强谷氨酸盐结合水的效果。
聚合物
本发明的保存混合物中还存在聚合物。聚合物的实例包括多糖、PVP、PEG。优选地,聚合物是多糖。多糖可以是葡聚糖、HES(羟乙基淀粉)、菊粉、MCC(微晶纤维素)、CMC(羧甲基纤维素)、糊精、环糊精等。优选的多糖是HES。因为本文中定义的聚合物具有相对高的Tg,所以其有利地用于保存混合物中。
在一优选实施方案中,聚合物在保存组合物中存在的量为约0.005%w/v至约50%w/v,更优选为约0.2%w/v至约45%w/v,更优选为约0.5%w/v至约40%w/v,更优选为约1%w/v至约35%w/v,更优选为约5%w/v至约30%w/v,更优选为约5%w/v至约25%w/v,更优选为约5%w/v至约20%w/v,更优选为约5%w/v至约15%w/v,更优选为约5%w/v至约10%w/v,更优选为约10%w/v。使用约10%w/v得到很好的结果(参见实施例)。因此相应地,在一优选实施方案中,保存组合物包含约10%w/v的HES。更优选地,保存组合物包含10%w/v的HES。
不希望受到任何理论的束缚,本发明的发明人相信,在包含生物化合物和本发明的保存混合物的基质中,如之前所解释,聚合物可以在冷冻干燥过程中增强谷氨酸盐结合水的效果。
以下,我们给出限定三种组分共存的组合的优选的保存组合物。
优选的保存混合物或组合物是这样的保存混合物或组合物,其中谷氨酸盐是谷氨酸钠,且/或所述糖是单糖、二糖、寡糖和/或多糖,且/或所述聚合物是PVP、PEG和/或多糖。更优选的保存混合物或组合物是这样的保存混合物或组合物,其中谷氨酸盐是谷氨酸钠,所述糖是二糖,且/或所述聚合物是多糖。更优选的保存混合物或组合物是这样的保存混合物或组合物,其中谷氨酸盐是谷氨酸钠,所述二糖是海藻糖和/或蔗糖,且/或所述多糖是葡聚糖、HES、MCC和/或糊精。最优选的保存混合物或组合物是这样的保存混合物或组合物,其中谷氨酸盐是谷氨酸钠,所述二糖是海藻糖,且/或所述多糖是HES。
优选的保存组合物是这样的保存组合物,其中谷氨酸盐存在的量为约0%w/v至约60%w/v,糖存在的量为约1%w/v至约60%w/v,并且聚合物存在的量为约0%w/v至约50%w/v。更优选的保存组合物是这样的保存组合物,其中谷氨酸盐存在的量为约5%至约10%,糖存在的量为约10%至约20%,并且聚合物存在的量为约10%。
保存组合物
另一方面,本发明提供保存组合物,其包含如本文所定义的保存混合物和生物组分。
术语“生物组分”包括或为或包含以下物质或由其组成:肽、多肽、蛋白质、酶和辅酶、血清、细胞、脂质体、佐剂、维生素、抗体和抗体片段。这些术语包括天然来源的或纯化的及重组生产的部分。此术语还包括脂蛋白和转译后修饰的形式,例如糖基化蛋白。这些术语包括其中任意一种的类似物、衍生物、激动剂、拮抗物以及药学可接受的盐。此术语还包括改性的、衍生物或非天然存在的含有D-或L-构型的氨基酸的肽。
术语“生物组分”还包括或包含能够诱发免疫应答的任意抗原物质或由其组成。更具体地,抗原可以是蛋白质或其在肿瘤的胞外域表达的片段(例如用于肿瘤的治疗)、变应原、或传染原(例如病毒或细菌)或其一部分(例如亚基、灭活完全病毒、灭活细菌、VLP、毒素)。因此,该术语包括病原体的表位,所述表位被免疫系统识别以诱发免疫应答。该术语还包括疫苗。疫苗指包含如本文之前所定义的表位的肽,用于特定的免疫类型,其中所述肽源自或衍生自传染原(或其任意部分),将其向哺乳动物给药以建立对该传染原引起的传染病的抗性。疫苗可以包括病毒、细菌和寄生虫、病毒颗粒和/或病毒的任意部分或者包括传染病原或病原体的微生物,包括蛋白质和/或核酸,其可以是免疫原性的并因此用于疫苗制剂。优选的细菌包括螺杆菌(Helicobacter)(例如幽门螺旋杆菌(H.pylori))、奈瑟球菌(Neisseria)(例如脑膜炎奈瑟菌(N.meningitidis))、嗜血杆菌(Haemophilus)(例如流感嗜血杆菌(H.influenza))、博德特氏菌(Bordetella)(例如百日咳博德特氏菌(B.pertussis))、衣原体(Chlamydia)、链球菌(Streptococcus)(例如链球菌血清型A(Streptococcus sp.serotype A))、弧菌(Vibrio)(例如霍乱弧菌(V.cholera))、革兰氏阴性肠病原体(包括例如沙门氏菌(Salmonella)、志贺氏菌(Shigella)、弯曲杆菌(Campylobacter)和埃希氏菌(Escherichia)),以及来自引起炭疽、麻风病、肺结核、白喉、莱姆病、梅毒、伤寒症和淋病的细菌的抗原。优选的细菌属于博德特氏菌或奈瑟球菌种类。更优选的博德特氏菌种类包括百日咳博德特氏菌(Bordetella pertussis)、副百日咳博德特氏菌(Bordetella parapertussis)或支气管炎博德特氏菌(Bordetella bronchiseptica)。更优选的奈瑟球菌种类包括脑膜炎奈瑟菌(Neisseria meningitidis)。寄生虫可以是原生动物,例如牛巴贝虫(Babeosis bovis)、疟原虫(Plasmodium)、利什曼原虫(Leishmania spp.)、弓形虫(Toxoplasma gondii)和锥虫(Trypanosoma)(如克氏锥虫(T.cruzi))。其它病原体可以是真核生物。优选的真核细胞包括真菌。更优选的真菌是酵母或丝状真菌。优选的酵母的实例属于假丝酵母(Candida)类型。优选的真菌包括曲霉菌(Aspergillus sp.)、白念珠菌(Candida albicans)、隐球菌(Cryptococcus)(例如新型隐球菌(C.neoformans))和荚膜组织胞浆菌(Histoplasma capsulatum)。优选的病毒包括但不限于任何能够在哺乳动物中诱发病症或疾病的病毒。优选的哺乳动物是人类。人类的病毒包括:逆转录病毒,例如人类免疫缺陷病毒(HIV);风疹病毒;副粘液病毒,例如副流感病毒、麻疹、腮腺炎、呼吸道合胞病毒、人类偏肺病毒;黄病毒,例如黄热病病毒、登革热病毒、丙型肝炎病毒(HCV)、日本脑炎病毒(JEV)、蜱传脑炎、圣路易脑炎或西尼罗河病毒;疱疹病毒,例如单纯疱疹病毒、巨细胞病毒、爱泼斯坦-巴尔病毒;布尼亚病毒;沙粒病毒;汉坦病毒(Hantaviridae),例如汉他病毒(Hantaan);冠状病毒;乳多空病毒,例如人类乳头状瘤病毒;弹状病毒,例如狂犬病病毒;冠状病毒,例如人冠状病毒;甲病毒(Alphaviridae);动脉病毒;纤丝病毒,例如埃博拉病毒;沙粒病毒;痘病毒,例如天花病毒;以及非洲猪瘟病毒。优选的病毒是麻疹病毒和流感病毒。
术语“生物组分”还包括或包含病毒的、细菌的和源自酵母的载体或由其组成,所述载体用于细胞转化。这样的载体可以用于基因疗法以及分子生物学和基因工程。术语“生物组分”还包括或包含病毒样颗粒、病毒体、脂质体和脂复合物(lipoplex)或由其组成。
在最优选的方面,术语“生物组分”还包括或包含病毒、原核细胞和真核细胞或由其组成。
在一优选实施方案中,保存组合物包含作为生物组分的微生物、病毒或蛋白质。
在保存组合物中,生物组分存在的量优选为每ml(例如菌落形成单位、空斑形成单位、组织培养50%感染剂量、血凝集单位)1×100至1×1025个活颗粒和/或死颗粒,和/或其重量优选为1pg/ml至10g/ml。
方法
另一方面,本发明提供保存生物组分的方法,其中所述方法包括以下步骤:
a)将如本文之前所定义的保存混合物的各个组分加入到生物组分中,或者将这些组分的每一个与生物组分混合,以得到保存组合物,
b)随后,干燥所得的保存组合物(例如喷雾干燥、风干、冷冻干燥、喷雾-冷冻干燥)。
在优选的方法中,通过风干、脱水(desiccation)、真空干燥、冷冻干燥或其组合进行所述干燥步骤。更优选地通过冷冻干燥进行干燥。
步骤a
可以将如之前所定义的保存混合物的各个组分(包括生物组分)混合在一起以得到保存组合物。可以依次或同时加入包括本文所定义的生物组分在内的保存混合物的任意组分或者将其混合在一起。该方法的步骤a包括加入该混合物的各种组分和生物组分的任意顺序。可以将该保存混合物的各种组分依次加入到生物组分中。还包括将保存混合物的各种组分加入到存在生物组分的溶液或悬浮液中。
步骤b
随后,干燥所得的保存组合物。可以使用任何已知的干燥方法。干燥方法可以是喷雾干燥、真空/冷冻干燥或冷冻干燥。在一优选实施方案中,干燥方法是冷冻干燥。冷冻干燥过程为技术人员所已知。搁板温度(shelftemperature)可以是至少-50℃、或至少-40℃或至少-30℃或至少-20℃。然而优选约-40℃或甚至约-50℃。可以使保存组合物的压力达到100微巴或更低。达到设定的压力时,可以使搁板温度变为约-40℃或-30℃或-25℃或-20℃。当在该室中测量不到压力升高时,优选地结束初次干燥步骤。此时,将搁板加热至优选20℃或30℃或40℃。优选地将温度保持在该值直至不能检测到压力升高。实施例中描述了优选的冷冻干燥过程。因为保存组合物的一些组分的高Tg,本发明的发明人相信可以改善该干燥过程的效能:该过程更短。例如在所述实施例之一中,该过程可以从10天缩短为9天或者甚至5天。此外,使用该过程冷冻干燥的生物组分确保如本文所定义的其保存的活性或生存力的至少一种。
在本文件及其权利要求中,以非限定性含义使用动词“包含”及其变形,意指包括在该单词之后的项目,但是不排除未具体提及的项目。此外动词“由…组成”可以被“基本上由…组成”替代,意指如本文所定义的产物或组合物或保存混合物可以包含除了具体指定的组分之外的其它组分,所述其它组分不改变本发明的独特性质。此外,由不定冠词“a”或“an”提及的要素不排除存在超过一个要素的可能性,除非上下文明确要求存在一个或仅存在一个该要素。因此通常不定冠词“a”或“an”指“至少一个”。当与数值联用时,单词“大约”或“约”(大约10、约10)优选地指该值可以是指定的值10或者大于或小于该值的5%。
在本说明书中引用的所有专利和文献均整体援引加入本文。
以下实施例仅为说明性目的而提供,并非意图以任何方式限制本发明的范围。
附图说明
图1:显示作为过程阶段函数(冷冻干燥器的搁板温度;~降低已稳定的块状物的残留含水量所需的能量消耗)的不同制剂的玻璃化温度(使用TAinstruments的Q100差示量热器测量)和残留含水量(RMC;使用Mitshubushi的Karl Fisher库伦滴定仪测量)。一般而言,对于长期稳定性,优选低于3%的RMC。
图2:使用冷冻分析仪(freezing analyser)分析HES/海藻糖/谷氨酸盐/BCG制剂完全固化的温度。首先在该冷冻分析仪中冷冻液体保存组合物。随后升高该冷冻分析仪中的温度并测量电阻。电阻发生改变那一刻的温度是完全固化的温度。在此情况下,完全固化的温度是-25℃。
图3:冷冻干燥后不同制剂的玻璃化温度(Tg)。含HGT介质的制剂,所述HGT介质在水中含有11%的葡萄糖、2.5%的聚明胶肽和0.005%的Tween 80。含有5%谷氨酸钠的制剂。本发明的制剂,即含有5%的谷氨酸钠、10%的HES和20%的海藻糖的制剂。使用Q100差示量热器(TA instruments)通过差示扫描量热法测定玻璃化温度。用1-20mg的粉末(冷冻干燥的制剂)填充铝(DSC)盘,并在10℃/min的扫描速度下进行DSC。使用TA分析软件测定Tg。
图4:体积减小和BCG浓度对BCG存活率的作用。
A)冷冻干燥10ml的体积,包含1×109cfu的BCG、5%的谷氨酸钠、10%的HES和20%的海藻糖,并测定BCG的存活率。
B)冷冻干燥5ml的体积,包含2×109cfu的BCG(与A相比为两倍BCG浓度)、5%的谷氨酸钠、10%的HES和20%的海藻糖,并测定BCG的存活率。
C)冷冻干燥5ml的体积,包含1×109cfu的BCG(与A相比为两倍BCG浓度)、5%的谷氨酸钠、10%的HES和20%的海藻糖,并测定BCG的存活率。
图5:冷冻干燥的BCG制剂的储存稳定性。
冷冻干燥后,将干燥的BCG制剂在4℃、20℃和37℃下储存4周。在储存前后测定复原(reconstituted)的BCG制剂的CFU。以相对生存力(relative viability)(即初始CFU占干燥的BCG制剂的百分比)表达BCG制剂的稳定性。
图6:破伤风梭菌(Cl.tetani)生产菌种的稳定化。
将破伤风梭菌的悬浮液造粒,并随后重新悬浮于期望的介质中。使用得自Super de boer的脱脂奶(液态脱脂奶)、得自BD Diagnostics的脱脂奶(溶解的脱脂奶粉,7%)和10%HES+20%海藻糖+5%谷氨酸钠作为介质。安瓿中的最终制剂由0.3ml介质中的1-4×105cfu的破伤风梭菌组成。测定冷冻干燥前后小瓶中的菌落形成单位。随后计算cfu的回收率。
图7:白喉杆菌(C.diphteriae)生产菌种的稳定化。将白喉杆菌的悬浮液造粒,并随后重新悬浮于期望的介质中。使用得自Super de Boer的脱脂奶(液态脱脂奶)、得自BD Diagnostics的脱脂奶(溶解的脱脂奶粉,7%)和10%HES+20%海藻糖+5%谷氨酸钠作为介质。安瓿中的最终制剂由0.3ml介质中的1×108-2×109cfu的白喉杆菌组成。测定冷冻干燥前后小瓶中的菌落形成单位。随后计算cfu的回收率。
图8:冷冻干燥的白喉杆菌生产菌种的生长曲线。将冷冻干燥的白喉杆菌(也见于图7)复原,在Stainer培养基中温育,并在前30小时测量590nm处的光学密度(OD)。
图9:冻干的Vero细胞在4℃下储存4周后的生存力,所述Vero细胞悬浮于Smiff介质中,并使用数种制剂(10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖;20%海藻糖;20%蔗糖;5%谷氨酸钠;10%谷氨酸钠;H2O)稳定化。
图10:使用对照单克隆抗体(Moab)(冷冻的,-30℃)和冻干的单克隆抗体(10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖,20℃),通过D-抗原ELISA测定脊髓灰质炎疫苗批次A、B、C和D的效能。
图11:冻干的脊髓灰质炎疫苗的D-抗原含量(1型;2型;3型)的回收率,使用不同制剂(10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖;20%海藻糖;20%蔗糖;5%谷氨酸钠;10%谷氨酸钠;H2O)将所述疫苗稳定化。
图12:冻干的脊髓灰质炎疫苗的D-抗原含量(1型;2型;3型)的回收率,使用不同制剂(20%海藻糖;20%蔗糖;10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖;10%HES+5%谷氨酸钠+20%蔗糖)将所述疫苗稳定化。
实施例
实施例1:BCG通过滴注用于膀胱癌免疫疗法
为了确保成功的免疫疗法,需要最少2×108个活BCG细菌。使用本发明的制剂,在冷冻干燥后达到80-100%的存活率。此外,干燥的块状物产物在环境温度(室温)和更高的温度下非常稳定(物理稳定性)。(参见图1)。而且本发明的制剂不包含任何动物组分。
1.设计BCG的制剂的一般原则。
冷冻干燥稳定剂通常以以下组合存在:
-填充剂(甘露醇、血清白蛋白、PVP、CMC等)。[其可以具有更多功能];
-玻璃形成体,其大部分是糖;
-对于病毒和蛋白质,缓冲液是必需的,以确保在冷冻干燥之前、期间和之后的正确的pH(因为在冷冻过程中的pH变化)。
典型的比例是5%至7%的玻璃形成体和7%至10%的填充剂。使用包含10%HES+20%海藻糖+5%谷氨酸钠的保存混合物,我们得到最好的结果。这可能是由于5%浓度的谷氨酸钠与水紧密结合,以至于其在冷冻干燥过程的后期从冷冻稳定的基质中脱离(参见图1)。
2.方法
保存混合物的配方
重量:10g HES
5-20g 海藻糖
5g 谷氨酸钠
将这些组分中的每一个混合在一起。将得到的混合物用水补足至100ml。将所得的混合物蒸汽灭菌。灭菌后的混合物看起来像不透明的溶液。将期望的微生物的量(在本实例中为约1×109个活BCG菌)加入到该灭菌后的混合物中,并装入期望的容器(例如用于冷冻干燥的安瓿、小瓶或小仓(bulk))中。在随后的实施例中,该混合物被称为本发明的保存组合物。
冷冻干燥方案
将KLEE冷冻干燥器的搁板温度设置为-30℃或更低。然而在-40℃/-50℃下得到更好的结果。将该冷冻干燥器的压力设置为100微巴或更低。达到设定的压力时,将搁板温度变为-25℃。当在该室中测量不到压力升高时,结束初次干燥步骤。此时,将搁板加热至30℃。将温度保持在该值直至不能检测到压力升高。随后在真空中或在惰性气体下封闭该容器。
冷冻干燥是高能且昂贵的过程;为了有效率地冻干,一般需要在最高的可能的产物温度下进行冷冻干燥。冷冻分析仪的分析表明HES/海藻糖/谷氨酸盐/BCG制剂的安全温度(完全固化的温度)是-25,此温度对有效率的冷冻干燥是合理(相对高)且适合的(参见图2)。
3.BCG效能增加
缩短冷冻干燥过程(图4)
在我们的BCG标准生产介质中,我们使用10ml装以达到冷冻干燥后每小瓶所需的效能。使用我们的标准制剂,我们现在在冷冻干燥过程后有巨大的效能损失(参见图5)。10ml装导致10天的冷冻干燥过程。根据本发明,可以通过使用每小瓶5ml装和两倍活BCG浓度(cfu/ml)以缩短得到相同结果的冷冻干燥周期。图4显示使用本发明的保存组合物在标准浓度的10ml装、两倍浓度的5ml装和纯谷氨酸钠5ml装的结果。
很清楚使用每小瓶5ml装,在标准浓度和两倍浓度下,本发明的保存组合物均提供100%保护。然而与10ml装的小瓶的9天冷冻干燥周期相比,5ml装的小瓶的冷冻干燥周期只需4天。尽管5ml装的谷氨酸钠制剂在标准浓度下给出合理的BCG生存力,但在冷冻干燥后没有留下“块状物”。
BCG产物的增加的物理稳定性(图3)
我们比较了BCG疫苗标准制剂(HGT介质)、5%谷氨酸钠制剂和本发明的保存组合物在冷冻干燥后的玻璃化温度(即所述块状物物理稳定的温度)。很清楚,如我们在实践中所知的,标准制剂在室温下具有差的物理稳定性。谷氨酸钠似乎足够好,但是缺点在于在冷冻干燥后未留下“块状物”,使得不可能重新悬浮得到均匀的悬浮液。在远高于常规储存条件的高达+75℃的温度下,本发明的保存组合物是物理稳定的,这是普遍优选的。
长期稳定性(图5)
在下一实验中,我们比较了本发明的保存组合物与标准HGT介质的长期稳定性。通常的做法是在升高的温度下评价冷冻干燥产品的稳定性(所谓加速稳定性试验)。
在此实验中,使用10ml装和两倍活BCG浓度的5ml装,通过在冷冻干燥后立即测量cfu,在4℃、20℃和37℃下储存4周后测量cfu来比较标准制剂和本发明的保存组合物。在升高的温度下的稳定性差异是清楚的。使用标准HGT介质在冷冻干燥后的效能损失是惊人的,并且当在+20℃(室温)下将该产品储存4周时,效能损失甚至更大。然而在10ml装的标准浓度下和5ml装的两倍浓度下,使用本发明的保存组合物未观察到明显的效能损失。即使在37℃下储存4周似乎也不影响该疫苗的效能。
对于BCG的结论
1.对于高BCG存活(80%),10%的HES、20%的海藻糖和5%的谷氨酸钠的混合物给出如通过稳定的块状物结构/形成直观了解的可重现结果。
2.这些实验条件得到<3%的残留含水量,满足WHO(世界健康组织)的要求。
3.使用混合物中最低5%的海藻糖,达到相当低的残留含水量(约1%)。
4.为了达到至少55℃(适用于热带地区)的玻璃化温度,需要二次干燥阶段的终止温度为≥30℃。
5.这些条件满足WHO的稳定性要求。
实施例2:白喉/破伤风生产菌种
通过使用脱脂奶将白喉和破伤风的原始生产菌种冷冻干燥来进行制备。然而,脱脂奶是动物来源的,从目前的管理观点看来是不期望的。因此寻找脱脂奶的“非动物”的替代物。谷氨酸盐、海藻糖和羟乙基淀粉的混合物不含动物来源的组分。在我们的实验室中,发现使用该混合物可以将破伤风梭菌(源自Harvard菌株49205的y-IV9)和白喉杆菌(源自Park Williams菌株的CN2000)的生产菌株成功地冷冻干燥,与使用脱脂奶(得自Super de Boer的液体脱脂奶;和得自BD Diagnostics的脱脂奶粉制备的脱脂奶)冷冻干燥的生产菌株相比,使用该混合物冷冻干燥的生产菌株保留与之相当的或甚至更高的生存力(结果和更多细节参见图6和7)。此外,经谷氨酸盐/海藻糖/HES混合物稳定的白喉杆菌表现出比经脱脂奶稳定的白喉杆菌更短的停滞期(图8)。
实施例3:Vero细胞的冻干
一般而言,Vero细胞库中是冷冻储存的。研究了使用本发明的保存混合物对干燥状态的Vero细胞的稳定作用。与其它制剂进行比较。用稳定剂溶液按1∶1稀释悬浮在Smiff介质中的Vero细胞((1*10^6个细胞/ml),得到含有0.5*10^6个细胞/ml和以下组分的溶液:
■10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖
■20%海藻糖
■20%蔗糖
■5%谷氨酸钠
■10%谷氨酸钠
■Smiff介质/H2O(1∶1)
接下来,将500μl的所得悬浮液(At/m F,含有0.5*10^6个细胞/ml)装入3ml的小瓶中,在预冷却的冷冻干燥器的搁板(-50℃)上放置4小时,并随后冻干。
冻干后,将干燥的Vero细胞在4℃下储存4周,并随后分析生存力。使用PBS 1×(Gibco#20012pH 7.4)将干燥的Vero细胞复原后,通过计数活细胞的百分率来评价生存力。
如图9所示,在稀释的Smiff介质中冻干的Vero细胞的生存力结果为活Vero细胞的Cinto完全损失。使用5或10谷氨酸钠的Vero细胞的冻干仅得到8%或27%的活Vero细胞。20%的蔗糖和20%的海藻糖可以保留高达55%的生存力。在该研究中使用的保存混合物(10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖)表现出对冻干且在4℃下储存4周后的Vero细胞的最佳生存率。
实施例4:单克隆抗体的冻干
在预试验中,使用包含HES、谷氨酸钠和海藻糖的保存混合物冻干脊髓灰质炎病毒的D-抗原的三种单克隆抗体(Moab)。
随后用所述保存混合物将稀释于0.1mmol/L的PBS(pH 7.2)和1%的BSA(w/v)中的Moab按1∶1稀释,得到包含10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖的Moab制剂。使用分别针对1型脊髓灰质炎、2型脊髓灰质炎或3型脊髓灰质炎的D-抗原的三种moab。
使用所述moab以测定不同批次的三价脊髓灰质炎疫苗的效能(D-抗原单位,DU)。比较使用冻干的moab(在20℃下储存3周)和在-30℃下储存的对照moab测定的效价(potency riter)。
表1.与使用对照moab(1型、2型和3型)测定的批次A、B、C和D的疫苗的效能相比,使用冻干的moab(1型、2型和3型)测定的各自的效能
疫苗 | 1型 | 2型 | 3型 |
A | 99% | 104% | 94% |
B | 99% | 104% | 100% |
C | 94% | 103% | 98% |
D | 96% | 96% | 103% |
如图10和表1中所示,包含10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖的moab制剂抗冻干,并且冻干产物可以在20℃下储存至少3周而不损失D-抗原结合性。
实施例5:灭活的脊髓灰质炎疫苗的冻干
在另一项预试验中,冻干三价的灭活脊髓灰质炎疫苗(IPV;5μg/ml;1型411DU/ml;2型89DU/ml;2型314DU/ml)。按1∶1稀释IPV得到包含以下组分的IPV制剂:
■10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖
■20%海藻糖
■5%谷氨酸钠
■10%谷氨酸钠
■H2O
冻干后,在4℃下储存冻干制剂直至分析。通过D-抗原ELISA测定冻干疫苗的效能(D-抗原单位,DU),并与对照制剂相比较。
如图11所示,IPV对冻干胁迫(lyophilization stress)非常敏感。不加入稳定剂,损失70-95%的IPV效能。海藻糖和谷氨酸钠可以在某种程度上增加回收率。然而发现所测的包含10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖的IPV制剂的回收率最好。
在另一项预试验中,使用包含以下组分的制剂来评价另一种三价灭活脊髓灰质炎疫苗(IPV;5μg/ml)的冻干:
■20%海藻糖
■20%蔗糖
■10%HES+5%谷氨酸钠+20%海藻糖
■10%HES+5%谷氨酸钠+20%蔗糖
如图12所示,该批IPV也对冻干胁迫非常敏感。海藻糖和蔗糖都可以在某种程度上增加回收率。然而发现所测的包含10%HES+5%谷氨酸钠+20%蔗糖的IPV制剂的回收率最好。特别是对于3型IPV。
Claims (9)
1.保存混合物,其包含谷氨酸盐、糖和羟乙基淀粉(HES),其中所述混合物不包含单糖的非还原性衍生物。
2.如权利要求1所述的保存混合物,其中谷氨酸盐是谷氨酸钠。
3.如权利要求2所述的保存混合物,其中所述糖是单糖或二糖,优选为选自蔗糖和海藻糖的二糖。
4.保存组合物,其包含如权利要求1至3中任意一项所定义的保存混合物,并且还包含生物组分。
5.如权利要求4所述的保存组合物,其中所述生物组分是或包含细胞、微生物、病毒、蛋白质或其衍生物。
6.如权利要求5所述的保存组合物,其中谷氨酸盐存在的量为约0.05%w/v至约60%w/v,糖存在的量为约0.05%w/v至约60%w/v,并且聚合物存在的量为约0.005%w/v至约50%w/v。
7.如权利要求5或6所述的保存组合物,其中谷氨酸盐存在的量为约5%至约10%,糖存在的量为约10%至约20%,并且聚合物存在的量为约10%。
8.保存生物组分的方法,其中所述方法包括以下步骤:
a)将如权利要求1-3和6-7中任意一项所定义的保存混合物的各个组分加入到生物组分中,或者将这些组分的每一个与生物组分混合,以得到如权利要求4-5中任意一项所定义的保存组合物,
b)随后,干燥所得的保存组合物。
9.如权利要求8所述的方法,其中通过冷冻干燥进行所述干燥步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111019 |