本申请为国际申请日2008年12月23日、国际申请号PCT/US2008/088201于2010年8月20日进入中国国家阶段、申请号200880127339.0、发明名称“重组VWF配方”的分案申请。
本申请要求于2007年12月28日提交的美国临时申请No.61/017,418、以及于2007年12月31日提交的美国临时申请No.61/017,881的优先权,在此将其全部内容并入本文以作为参考。
具体实施方式
术语的定义
除非另外定义,在此使用的所有技术术语和科学术语的意义与本发明所属领域普通技术人员通常知道的意义相同。下述参考文献为本领域技术人员提供了在本发明中使用的许多术语的一般定义:Singleton等,《微生物学和分子生物学词典》(第2版,1994);《剑桥科学技术词典》(Walker编,1988);《遗传学词汇》(第5版),RRieger等(编著),SpringerVerlag(1991)以及Hale和Marham,《HARPERCOLLINS生物学词典》(1991)。
在此引用的每个公开、专利申请、专利、以及其他参考文献通过参考方式将其全部内容并入本文,该合并达到与本发明公开可以不一致的程度。
需注意的是,当在本说明书和权利要求中使用时,单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用,除非上下文另外清楚地指定。
在此使用时,除非特别说明,下述术语具有它们被给予的意义。
术语“包含”,就肽化合物而言,是指化合物可以在给定序列的氨基和羧基末端之一或两者处包括额外的氨基酸。当然,这些附加的氨基酸将不会显著地干涉该化合物的活性。就本发明的组合物而言,术语“包含”是指组合物可以包括附加成分。这些附加成分将不会显著地干涉组合物的活性。
术语“药学活性的”是指,描述的物质被确定具有影响医疗参数(例如,但不限于,血压、血细胞数、胆固醇含量)或疾病状态(例如,但不限于,癌症、自身免疫紊乱)的活性。
在此使用的术语“表达”是指,允许或者引起在基因或者DNA序列中的信息变得被表现出来,例如,通过活化细胞的功能而产生蛋白质,该功能涉及对应的基因或DNA序列的转录和翻译。DNA序列在细胞中或者被细胞表达从而形成“表达产物”比如蛋白质。该表达产物本身,例如,得到的蛋白质,还可以被说成是被“表达的”产物。表达产物能够作为胞内的、胞外的或分泌的产物而被表征。术语“胞内”是指在细胞里面。术语“胞外”是指在细胞外面,比如横跨膜的蛋白质。如果物质由细胞上某处或者里面大量地出现在细胞外侧,其就是被细胞“分泌”。
在此使用的“多肽”,指的是经由肽键连接由氨基酸残基、结构变体、相关天然产生的结构变体、以及其合成的非天然产生类似物所组成的聚合物。例如,通过使用自动多肽合成仪,能够制备出合成多肽。术语“蛋白质”典型地是指大的多肽。术语“肽”典型地是指短的多肽。
在此使用的多肽的“片段”,指的是多肽或蛋白质的任何部分,其小于全长的多肽或蛋白质表达产物。
在此使用的“类似物”,指的是在结构上基本相似并且具有相同的生物活性、但是活性程度可能不同的任何两个以上多肽,或者指的是整个分子或其片段。基于包括一个以上氨基酸取代其他氨基酸的一种以上突变,类似物在它们的氨基酸序列组成方面会有差异。基于正被置换的氨基酸以及用于置换的氨基酸的物理化学关系或功能性关系,取代可能是保守型的或者非保守型的。
在此使用的“变体”,指的是被修饰得包含附加的、通常不是分子一部分的化合物部分的多肽、蛋白质或其类似物。这些部分可以调节分子的溶解性、吸附性、生物半衰期等。这些部分可以可选地降低分子的毒性,并且除去或者削弱分子的任何不期望有的副作用等。能够调节这些效果的部分在Remington编著的《药物科学》(1980)中被公开。用于这样的部分偶联至分子的工艺为本领域技术人员所熟知。例如,变体可以是具有赋予蛋白质更长体内半衰期的化学修饰的凝血因子。在本发明的多个方面,多肽通过糖基化、PEG化、和/或聚唾液酸化而被修饰。
重组VWF
预前体VWF的多核苷酸序列和氨基酸序列分别在SEQIDNO:1和SEQIDNO:2中被显示出来,并且可分别购买,GenBank登记号为NM000552和NP000543。对应于成熟VWF蛋白质的氨基酸序列在SEQIDNO:3(对应于全长预前体VWF氨基酸序列中的氨基酸764-2813)中被显示出来。
一种有用的rVWF形式至少具有体内稳定化例如结合至少一种因子VIII(FVIII)分子、并任选地具有药理学可接受的糖基化模式的特性。其具体的例子包括无A2结构域、因此耐蛋白水解的VWF(Lankhof等,Thromb.Haemost.77:1008-1013,1997),以及包括糖蛋白1b结合结构域和胶原及肝素结合位点在内的从Val449至Asn730的VWF片段(Pietuetal.,Biochem.Biophys.Res.Commun.164:1339-1347,1989)。测定VWF稳定化至少一种FVIII分子的能力能够根据本技术领域中已知的方法在缺乏VWF的哺乳动物中进行。
通过本技术领域任何已知的方法,可以生产出本发明的rVWF。在申请日为1986年10月23日的WO86/06096和申请日为1990年7月23日的美国专利申请No.07/559,509中公开了一个具体例子,就生产重组VWF的方法而言,将其引入本发明作为参考。因此,本技术领域已知的方法为:(i)例如经由RNA逆转录和/或DNA扩增,通过基因工程产生重组DNA;(ii)通过转染将重组DNA导入原核或真核细胞,例如经由电穿孔技术或微注射;(iii)例如以连续方式或分批方式培养所述转化细胞;(iv)例如组成性地或诱导性地表达VWF;以及(v)例如从培养基中或者通过收获转化细胞来分离所述VWF;以便(vi)例如经由阴离子交换层析法或者亲和色谱法得到纯化的rVWF。通过使用本技术领域众所周知的重组DNA技术,可以在转化的寄主细胞中制备重组VWF。例如,通过使用合适的限制性内切酶,能够从DNA上切除编码多肽的序列。
可选地,通过使用化学合成技术,比如氨基磷酸酯方法,能够合成出DNA分子。而且,能够使用这些技术的组合。
本发明还在合适的寄主中提供了编码本发明多肽的载体。该载体包含编码可操作地连接于合适的表达控制序列的多肽的多核苷酸。在多核苷酸被插入载体中之前或者之后影响这种可操作的连接的方法是众所周知的。表达控制序列包括启动子、激活剂、增强子、操纵子、核糖体结合位点、起始信号、终止信号、帽信号、聚腺苷酸化信号、以及其他涉及控制转录或翻译的信号。得到的其中具有多核苷酸的载体被用于转化合适的寄主。该转化可以通过使用本技术领域众所周知的方法进行。
大量可购买的和众所周知的寄主细胞中的任何一种可以在本发明的实践中使用。具体寄主的选择取决于许多被本技术领域认可的因素,包括:例如,与被选择的表达载体的相容性、被DNA分子编码的肽的毒性、转化比率、肽的容易回收、表达特征、生物安全性和成本。考虑到并非所有的寄主细胞都具有同样的表达特定DNA序列的效果,必须达到这些因素的平衡。在这些通用准则之内,有用的微生物寄主细胞包括培养物形式的细菌、酵母和其他真菌、昆虫细胞、植物细胞、哺乳动物(包括人类)细胞、或者本技术领域已知的其他寄主。
接下来,培养被转化的寄主并且提纯。寄主细胞可以在普通的发酵条件下培养,以使得期望的化合物被表达。这些发酵条件为本领域技术人员所熟知。最后,通过本技术领域众所周知的方法从培养物中提纯多肽。
取决于用来表达本发明的化合物的寄主细胞,可以方便地将碳水化合物(低聚糖)基团附接于已知是蛋白质中糖基化位点的位点。一般来讲,当残基是序列Asn-X-Ser/Thr的一部分时,O-连接的低聚糖被附接于丝氨酸(Ser)或苏氨酸(Thr)残基,同时N-连接的低聚糖被附接于天门冬酰胺(Asn)残基,其中X可能是除脯氨酸外的任何氨基酸。X优选是除脯氨酸之外19个天然产生的氨基酸之一。N-连接的低聚糖和O-连接的低聚糖以及在每个类型中发现的糖残基的结构是不同的。通常同时在两个类型上发现的一个糖类型是N-乙酰神经氨酸(称作唾液酸)。唾液酸通常是N-连接的低聚糖和O-连接的低聚糖两者的末端残基,并且其借助于负电荷可以赋予糖基化化合物酸性特性。这样的位点可以被并入本发明化合物的连接物中,并且优选在多肽化合物的重组生产(例如,在哺乳动物细胞比如CHO、BHK、COS中)期间被细胞糖基化。然而,这样的位点可以进一步通过本技术领域已知的合成工艺或半合成工艺被糖基化。
可选地,化合物可以通过合成方法制备。例如,可以使用固相合成技术。合适的技术为本领域技术人员所熟知,并且包括下述文献中所述的技术:Merrifield(1973),化学多肽,第335-61页(Katsoyannis和Panayotis编著);Merrifield(1963),J.Am.Chem.Soc.85:2149;Davisetal.(1985),Biochem.Intl.10:394-414;Stewart和Young(1969),固相多肽合成;美国专利No.3,941,763;Finn等(1976),蛋白质(第3版),2:105-253;以及Erickson等(1976),蛋白质(第3版),2:257-527。固相合成是优选的制造单个肽的技术,因为其是成本效益最好的制造小肽的方法。
VWF的片段、变体和类似物
用于制备多肽片段、变体或类似物的方法是本技术领域众所周知的。
通过使用,但不限于,酶切割(例如,胰蛋白酶、糜蛋白酶)、以及通过使用可产生具有特定氨基酸序列的多肽片段的重组手段,制备多肽片段。产生的多肽片段可以包含具有特定活性的蛋白质区域,比如多聚化结构域或者任何其他本技术领域已知可看作是与VWF结构域相同的结构域。
制造多肽类似物的方法也是众所周知的。多肽的氨基酸序列类似物可能是取代型类似物、插入型类似物、添加型类似物或缺失型类似物。包括多肽片段在内的缺失型类似物缺乏天然蛋白质中一个以上对功能或免疫原性活性不是必需的残基。插入型类似物包括例如在多肽中非末端点氨基酸的添加。该类似物可以包括插入免疫活性的表位或仅仅单一残基。包括多肽片段在内的添加型类似物包括在蛋白质两个末端中任何一个处添加一个以上氨基酸,并且例如包括融合蛋白。
取代型类似物典型地在蛋白质内一个以上位点处将一个野生型氨基酸交换成另一种氨基酸,并且可以被设计成在不丧失其他功能或特性的情况下调节多肽的一种以上特性。在一个方面,取代是保守性取代。术语“保守性氨基酸取代”,是指一个氨基酸用一个具有化学特性类似的侧链的氨基酸取代。用于进行保守性取代的类似的氨基酸包括:具有酸性侧链的氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸);具有碱性侧链的氨基酸(精氨酸、赖氨酸、组氨酸);具有极性酰胺侧链的氨基酸(谷氨酰胺、天门冬酰胺);具有疏水性的脂肪族侧链的氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、甘氨酸);具有芳香族侧链的氨基酸(苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸);具有较小侧链的氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸);或者具有脂肪族羟基侧链的氨基酸(丝氨酸、苏氨酸)。
类似物可以与来源于其的重组VWF是基本上同源的或者基本上相同的。优选的类似物是这样的类似物:其至少保留野生型多肽的一些生物活性例如凝血活性。
预期的多肽变体包括通过下述技术进行化学修饰的多肽:泛素化、包括聚唾液酸化在内的糖基化、共轭至治疗性试剂或诊断试剂、标记、共价多聚体附着比如PEG化(用聚乙二醇衍生化)、导入不可水解性键、以及通常在人类蛋白质中不会发生的通过化学合成氨基酸比如鸟氨酸来插入或取代。变体保留了相同的或者基本上相同的结合未修饰的本发明分子的特性。这些化学修饰可以包括将试剂直接或间接(例如,经由连接物)附着于VWF多肽。就间接附着而言,期待连接物可以是可水解的或者是不可水解的。
制备PEG化多肽类似物一般地将包含如下步骤:(a)在结合性构建体多肽变成附接于一个以上PEG基团的条件下使多肽与聚乙二醇(比如反应性酯或PEG的醛类衍生物)反应;以及(b)得到反应产物。一般来讲,用于酰化反应的最佳反应条件将基于已知的参数和期望的结果而被确定。例如,PEG:蛋白质的比率越大,聚PEG化产物的百分比就越大。在一些实施方式中,结合性构建体将在N-末端具有单一的PEG部分。聚乙二醇(PEG)可以被附接于凝血因子,提供更长的体内半衰期。PEG基团可以有任何适当的分子量,并且可以是直链型或支链型。PEG的平均分子量范围是从约2千道尔顿(“kD”)至约100kDa、从约5kDa至约50kDa、或者从约5kDa至约10kDa。通过在PEG部分上的天然反应基团或工程化反应基团(例如,醛类、氨基、硫醇、或者酯基)与在凝血因子上的反应基团(例如,醛类、氨基、或者酯基),或者通过本技术领域已知的任何其他技术,PEG基团经由酰化或还原性烷基化作用被附接于凝血因子。
用于制备聚唾液酸化多肽的方法在下述文献中有描述:美国专利公开20060160948,FeraandesetGregoriadis;Biochim.Biophys.Acta1341:26-34,1997,以及Saenkoetal.,Haemophilia.12:42-51,2006。简言之,在室温下避光搅拌含有0.1MNaIO4的多聚乙酸神经氨酸溶液以便氧化CA。该活化的CA溶液用例如,0.05M磷酸钠缓冲液,pH7.2避光透析,并且将该溶液加至rVWF溶液,在轻轻振荡下在室温下避光保温18h。然后游离的试剂能够通过超滤/渗滤与rVWF-聚唾液酸偶联物分离。rVWF与聚唾液酸的结合还可以通过使用戊二醛作为交联试剂来完成(Migneault等,Biotechniques.37:790-796,2004)。
进一步预期本发明的多肽可以是与作为多肽的第二试剂一起的融合蛋白。在一种实施方式中,第二试剂是多肽,不限于是酶、生长因子、抗体、细胞因子、趋化因子、细胞表面受体、细胞表面受体的胞外结构域、细胞粘附分子、或如上所述蛋白质的片段和活性结构域。在一个相关的实施方式中,第二试剂是凝血因子比如因子VIII、因子VII、因子IX。预期的融合蛋白通过本技术领众所周知的化学或重组技术制备。
还预期预前体VWF和前VWF多肽可以提供一种本发明配方的治疗性有益效果。例如,美国专利No.7,005,502描述了一种药物制剂,其包含可体外诱导凝血酶产生的基本含量的前VWF。除了天然产生的成熟VWF的重组体、生物学活性片段、变体、或类似物之外,本发明预期在此处描述的配方中可使用预前体VWF(SEQIDNO:2所示)或前VWF多肽(SEQIDNO:2中氨基酸残基23至764)的重组体、生物学活性片段、变体、或类似物。
编码片段、变体和类似物的多核苷酸可以由本领域技术人员容易地产生,以便编码具有与天然产生的分子相同或相似生物活性的天然产生的分子的生物学活性片段、变体、或类似物。这些多核苷酸能够通过使用PCR技术、消化/连接编码分子的DNA等制备。因此,通过使用本技术领域任何已知的方法,包括但不限于定点突变,本领域的技术人员将能在DNA链中产生单一碱基的改变,从而得到改变的密码子和错义突变。这里使用的术语“适度严格的杂交条件”,是指,例如,在42℃下在50%甲酰胺中杂交并且在60℃下在0.1xSSC、0.1%SDS中洗涤。本领域的技术人员应理解,基于待杂交的序列的长度和其中GC核苷酸碱基的含量,这些条件可发生变化。本技术领域的公式标准适合用于确定精确的杂交条件。参见Sambrook等,《分子克隆》,9.47-9.51节。冷泉港实验室出版社,冷泉港,纽约(1989)。
一般配方和赋形剂
赋形剂是被包含于配方中的添加剂,因为它们或者赋予或者增强药物产物的稳定性和释放。无论包含它们的理由如何,赋形剂是药物产物中不可缺少的成分,因此要求是安全的并且被病人很好地忍受。对于蛋白质药物,赋形剂的选择特别重要,因为它们能够同时影响药物的效力和免疫原性。因而,蛋白质配方需要开发成具有适当选择的赋形剂,该赋形剂可提供合适的稳定性、安全性、以及适销性。
在开发用于治疗性蛋白的配方中的主要挑战是稳定化产物,能承受制造、寄送和储存的压力。配方赋形剂的作用在于提供承受这些压力的稳定性。还可以使用赋形剂来降低高浓度蛋白质配方的粘度,以便使它们能释放并增强病人便利性。一般来讲,赋形剂能够基于它们稳定化蛋白质承受各种化学和物理压力而分类。一些赋形剂被用于减轻特定压力的效果或者用于调控特定蛋白质的特定易感性。其他赋形剂具有更普通的在物理学和蛋白质共价稳定性上的效果。在此描述的赋形剂或者通过它们的化合物类型或者通过它们在配方中的功能作用而被组配。当讨论每个赋形剂类型时,会提供稳定模式的简单描述。
给出在此提供的教导和指导后,本领域的技术人员将知道,什么含量或范围的赋形剂能够被包含于任何特定的配方中从而获得本发明的生物药物配方,该配方可促进生物药物(例如,多肽)稳定性的保持。例如,待被包括在本发明的生物药物配方中的盐的含量和类型能够基于期望的最终溶液的渗透压度(即,等渗、低渗或高渗)以及待包括在配方中的其他成分的含量和渗透压度而被选择。类似地,作为例证,就包括在配方中的多元醇或蔗糖类型而言,这样的赋形剂的含量将取决于其渗透压度。
举例来说,包含约5%的山梨糖醇能够获得等渗性,而要获得等渗性需要包含约9%的蔗糖赋形剂。能够被包括在本发明的生物药物配方内的一种以上赋形剂的含量或浓度范围的选择已经通过参考上述的盐、多元醇和蔗糖而举例。然而,本领域的技术人员应理解,在此描述的考虑内容和对特定赋形剂的参考同样地可适用于所有类型和组合的赋形剂,赋形剂包括:例如,盐、氨基酸、其他张力剂、表面活性剂、稳定剂、填充剂、冷冻保护剂、冻干保护剂、抗氧化剂、金属离子、螯合剂和/或防腐剂。
进一步地,当报道特定赋形剂的克分子浓度时,本领域的技术人员将认识到,还预期溶液的当量百分比(%)w/v(例如,(溶液样品中物质的克数/mL溶液)x100%)。
当然,本领域技术人员将认识到,在此描述的赋形剂浓度在特定的配方内共享互相依赖性。举例来说,例如当有较高多肽浓度时、或者例如当有较高稳定剂浓度时,填充剂的浓度可以较低。另外、本领域技术人员将认识到,为了保持其中没有填充剂的特定配方的等渗性,稳定剂的浓度将因此被调节(即,将采用稳定剂的“张力性”含量)。普通的赋形剂在本技术领域是已知的,并且能够在下述文献中找到:Powell等,《用于肠胃外配方的赋形剂概要》(1998);PDA,J.Pharm.Sci.Technology,52:238-311。
缓冲液和缓冲剂
药学活性多肽配方的稳定性通常在狭窄pH范围中观察到最大。该最佳稳定性的pH范围需要在预配制研究早期就确定。数种方法比如稳定性加速研究和测热筛选研究已经显示对这些努力是有用的(RemmeleR.L.Jr.,etal.,Biochemistry,38(16):5241-7(1999))。一旦配方最后被定下来,药物产品就必须被制造并且在其整个贮藏期内被保持。因而,通常使用缓冲剂来控制配方的pH。
有机酸、磷酸盐和Tris已经习惯性地作为缓冲液被使用在蛋白质配方中。缓冲液种类的缓冲能力在等于pKa的pH处是最大的,并且当pH提高或下降离开该数值时缓冲能力会下降。缓冲能力的90%存在于其pKa的一个pH单位内。随着缓冲液浓度上升,缓冲能力也相应地提高。
当选择缓冲液时,需要考虑几个因素。首先、也是最重要的,需要基于其pKa和期望的配方pH来限定缓冲液种类及其浓度。同样重要的是,要确保缓冲液与多肽及其他配方赋形剂相容,并且不会催化任何降解反应。需考虑的第三个重要的方面是一旦给药时缓冲液可能诱导的刺痛感觉和刺激性。例如,已知当注射柠檬酸盐时会引起刺痛(LaursenT,etal.,BasicClinPharmacolToxicol.,98(2):218-21(2006))。用于经皮下注射(SC)或肌内注射(IM)途径给药的药物的潜在的刺痛和刺激性是更大的,因为药物溶液保持给药位点处的时间周期比经由IV(静脉注射)途径时相对更长,其中IV途径中一旦给药,配方就被快速地稀释进入血液中。对于通过直接静脉内注射给药的配方,需要监控缓冲液(以及任何其他的配方成分)的总量。人们不得不特别留意以磷酸钾缓冲溶液形式给药的钾离子,其能够在病人中诱导心血管性影响(Hollander-RodriguezJC,etal.,Am.Fam.Physician.,73(2):283-90(2006))。
选择的存在于组合物中的缓冲体系是生理学相容的,并且可保持药物配方的期望pH。在一种实施方式中,溶液的pH在pH2.0和pH12.0之间。例如,溶液的pH可以是2.0、2.3、2.5、2.7、3.0、3.3、3.5、3.7、4.0、4.3、4.5、4.7、5.0、5.3、5.5、5.7、6.0、6.3、6.5、6.7、7.0、7.3、7.5、7.7、8.0、8.3、8.5、8.7、9.0、9.3、9.5、9.7、10.0、10.3、10.5、10.7、11.0、11.3、11.5、11.7、或12.0。
pH缓冲性化合物可以以任何适于维持配方的pH在预定水平下的量存在。在一种实施方式中,pH缓冲液浓度是在0.1mM和500mM(1M)之间。例如,预期pH缓冲剂浓度至少是0.1、0.5、0.7、0.80.9、1.0、1.2、1.5、1.7、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、500mM。
在此列出的用于缓冲配方的示例性pH缓冲剂,包括,但不限于:甘氨酸、组氨酸、谷氨酸、琥珀酸盐、磷酸盐、醋酸酯、柠檬酸盐、Tris、以及氨基酸或氨基酸混合物,所述氨基酸包括,但不限于,天冬氨酸、组氨酸、以及甘氨酸。
盐
盐经常被添加来提高配方的离子强度,这对于蛋白质溶解性、物理稳定性、以及等渗性可能很重要。盐能够以多种方式影响蛋白质的物理稳定性。离子能够通过结合于蛋白质表面上的带电荷的残基来稳定化蛋白质的天然状态。作为另一种选择,盐能够通过结合于沿着蛋白质骨架(-CONH-)的肽基团来稳定化变性状态。盐还可以通过屏蔽在蛋白质分子内部残基之间的排斥性静电相互作用而稳定化蛋白质天然构型。在蛋白质配方中的盐还可以屏蔽在蛋白质分子之间能够导致蛋白质聚集和不溶解的吸引性静电相互作用。在提供的配方中,盐浓度是在0.1、1、10、20、30、40、50、80、100、120、150、200、300、以及500mM之间。
稳定剂和填充剂
在本发明的药物配方中,可以加入稳定剂(或稳定剂的组合物)来抑制或者降低储存导致的聚集和化学降解。一旦重新配制就模糊的或混浊的溶液表明蛋白质已经沉淀或者至少聚集。术语“稳定剂”,是指能够抑制水溶液状态中的聚集或其他物理性解、以及化学降解(例如,自溶、脱酰胺、氧化等)的赋形剂。通常在药物组合物中使用的稳定剂包括,但不限于:蔗糖、海藻糖、甘露糖、麦芽糖、乳糖、葡萄糖、棉籽糖、纤维二糖、龙胆二糖、异麦芽糖、阿拉伯糖、葡糖胺、果糖、甘露醇、山梨糖醇、甘氨酸、精氨酸盐酸盐、多羟基化合物。所述多羟基化合物包括:多糖比如葡聚糖、淀粉、羟乙基淀粉、环糊精、N-甲基吡咯烷(N-methylpyrollidene)、纤维素和透明质酸、氯化钠[Carpenteretal.,Develop.Biol.Standard74:225,(1991)]。在本发明的配方中,加入的稳定剂浓度为约0.1、0.5、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、1.7、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、500、700、900、或1000mM。
如需要,配方还包括适当含量的填充和渗透压调节剂。填充剂包括:例如,甘露醇、甘氨酸、蔗糖、多聚体比如葡聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、乳糖、山梨糖醇、海藻糖、或木糖醇。在一种实施方式中,填充剂是甘露醇。加入的填充剂浓度为约0.1、0.5、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、1.7、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、500、700、900、或1000mM。
表面活性剂
蛋白质分子高度倾向于与表面相互作用,使得它们在空气-液体、小瓶-液体、以及液体-液体(硅油)界面处对吸附和变性敏感。已经观察到这种降解途径是逆反地取决于蛋白质浓度,并且导致形成可溶性的和不可溶性的蛋白聚集或者蛋白质经吸附至表面而从溶液中损失。除了容器表面吸附之外,表面诱导的降解随着物理搅拌而被加重,在产品寄送和处理处理期间将经受物理搅拌。
在蛋白质配方中通常使用表面活性剂来抑制表面诱导的降解。表面活性剂是两亲性分子,具有相对于界面位置向外竞争蛋白质的的能力。表面活性剂分子中疏水性部分占据界面位置(例如,空气/液体),同时分子的亲水性部分保持朝向溶剂本体。在足够的浓度(典型地大约洗涤剂的临界胶束浓度)下,表面活性剂分子的表面层具有抑制蛋白质分子吸附在界面处的作用。因此,表面诱导的降解被最小化。最常使用的表面活性剂是脱水山梨醇聚乙氧基化脂肪酸酯,即聚山梨酸酯20和聚山梨酸酯80。两者不同之处仅在于赋予分子疏水特性的脂肪链的长度,分别是C-12和C-18。因此,聚山梨酸酯-80更具表面活性,并且具有比聚山梨酸酯-20更低的临界胶束浓度。
洗涤剂还可以影响蛋白质的热力学构型的稳定性。再次,给定洗涤剂赋形剂的影响将是蛋白质特异性的。例如,聚山梨酸酯已经显示出可降低一些蛋白质的稳定性并且提高其它蛋白质的稳定性。蛋白质的洗涤剂去稳定作用,能够根据洗涤剂分子的疏水性尾部末端被合理地说明,该洗涤剂分子能够参与与部分地或者全部地解叠的蛋白质状态的特异性结合。这些类型的相互作用能够引起朝向更膨胀的蛋白状态的构造平衡变化(即,提高在配合中的蛋白质分子中疏水性部分暴露于结合性聚山梨酸酯)。作为另一种选择,如果蛋白质天然状态显示出一些疏水表面,则结合于天然状态的洗涤剂可以稳定化该构型。
聚山梨酸酯的另一个方面是它们对氧化降解固有地敏感。通常,作为原材料,它们含有足量的过氧化物以引起蛋白质残基侧链、尤其是甲硫氨酸的氧化。该潜在的由添加稳定剂引起的氧化损害强调了这样一点:应该在配方中使用最低有效浓度的赋形剂。对于表面活性剂,用于给定蛋白质的有效浓度将取决于稳定机制。根据假定,如果表面活性剂稳定作用机制涉及到抑制表面变性,则有效浓度将大约是洗涤剂的临界胶束浓度。相反,如果稳定作用的机制与特异性的蛋白质-洗涤剂相互作用有关,则有效的表面活性剂浓度将涉及到蛋白质浓度和相互作用的化学计量学(RandolphT.W.,etal.,PharmBiotechnol,13:159-75(2002))。
还可以加入适量的表面活性剂来抑制在冻干期间与表面相关的聚集现象(Chang,B,J.Pharm.Sci.85:1325,(1996))。例举的表面活性剂包括阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型,并且两性表面活性剂包括由天然产生的氨基酸衍生的表面活性剂。阴离子型表面活性剂包括,但不限于:十二烷基硫酸钠、琥珀磺酸二辛钠和二辛基磺酸钠、鹅脱氧胆酸、N-月桂基肌氨酸钠、十二基硫酸锂、1-辛烷磺酸钠、胆酸钠水合物、脱氧胆酸钠、以及脱氧甘胆酸钠。阳离子型表面活性剂包括,但不限于:苯扎氯铵或氯化苄乙氧铵、氯化十六烷吡啶一水合物、以及溴化六癸基三甲基铵。两性表面活性剂包括,但不限于:CHAPS、CHAPSO、SB3-10、以及SB3-12。非离子型表面活性剂包括,但不限于:毛地黄皂苷、TritonX-100、TritonX-114、吐温-20、以及吐温-80。表面活性剂还包括,但不限于:聚桂醇400,聚氧40硬脂酸酯,聚氧化乙烯氢化蓖麻油10、40、50和60,单硬脂酸甘油酯,聚山梨酸酯40、60、65和80,大豆卵磷脂及其他磷脂比如二油基磷脂酰胆碱(DOPC)、二肉豆蔻酰磷脂酰甘油(DMPG)、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)、以及二油基磷脂酰甘油(DOPG);脂肪酸糖酯、甲基纤维素和羧甲基纤维素。因此进一步提供或者各个地或者作为混合物以不同的比率包含这些表面活性剂的组合物。在本发明的配方中,表面活性剂加入的浓度为约0.01至约0.5g/L。
其他普通的赋形剂成分
氨基酸
已经发现氨基酸在蛋白质配方中作为缓冲液、填充剂、稳定剂和抗氧化剂而多方面使用。组氨酸和谷氨酸被使用于pH范围分别为5.5-6.5和4.0-5.5的缓冲蛋白质配方中。组氨酸中的咪唑基的pKa=6.0,并且谷氨酸侧链的羧基的pKa为4.3,这使得这些氨基酸适用于在它们各自pH范围内的缓冲。在此情况下谷氨酸是特别有用的(例如,)。在市售蛋白质配方(例如, )中通常发现有组氨酸,并且该氨基酸提供了柠檬酸盐的代替物,已知柠檬酸盐是一旦注射就刺痛的缓冲液。有趣的是,还报道了当在具有ABX-IL8(IgG2抗体)配方中观察时,当在液体和冻干品中在高浓度下使用时,就聚集而言,组氨酸具有稳定化作用(ChenB,etal.,PharmRes.,20(12):1952-60(2003))。也观察到组氨酸(高达60mM)可降低该抗体的高浓度制剂的粘度。然而,在相同的研究中,作者观察到,在不锈钢容器中抗体的冻融研究期间含有组氨酸的配方中提高了聚集和变色。作者将该现象表征为由钢材腐蚀容器浸出的铁离子的作用。另一个当心使用组氨酸的注意事项是,在存在金属离子的条件下其遭受光氧化(TomitaM等,Biochemistry,8(12):5149-60(1969))。甲硫氨酸在配方中作为抗氧化剂的使用表现出具有前景;已经观察到可有效地对抗许多氧化压力(LamXM,etal,JPharmSci,86(11):1250-5(1997))。
氨基酸甘氨酸、脯氨酸、丝氨酸和丙氨酸已经显示通过优先排除机制可以稳定化蛋白质。甘氨酸也是在冻干配方(例如, )中常用的填充剂。精氨酸已经被证明是抑制聚集的有效试剂,并且已经在液体和冻干配方(例如, 液体)中使用。另外,在精氨酸存在的条件下增强特定蛋白质的再次折叠的效率已经归因于其在再次折叠期间可抑制竞争性聚集反应的作用。
抗氧化剂
蛋白质残基的氧化由许多不同的来源引起。通过添加特定的抗氧化剂,氧化性蛋白质损害的抑制包括在产物的整个生产工艺和储存期间对许多因素比如大气氧、温度、曝光量、以及化学污染的仔细控制。最常用的药物抗氧化剂是还原剂、氧清除剂/自由基清除剂、或螯合剂。在治疗性蛋白配方中的抗氧化剂是水溶性的,并且在整个产品贮藏期限内保持活性。还原剂和氧清除剂/自由基清除剂通过除去溶液中的活性氧而发挥作用。螯合剂比如EDTA通过结合可促进自由基形成的痕量金属杂质而有效果。例如,在酸性成纤维细胞生长因子的液体配方中使用EDTA来抑制金属离子催化半胱氨酸残基氧化。EDTA已经在市售产物比如和中使用。
除各种赋形剂抑制蛋白质氧化的效果之外,抗氧化剂本身用于诱导蛋白质其他的共价或物理变化的潜力是有意义的。例如,还原剂能够引起分子内二硫键的解离,这可能导致二硫化物重排。当存在过渡金属离子时,抗坏血酸和EDTA已经显示出在许多蛋白质和多肽中可促进甲硫氨酸氧化(AkersMJ和DefelippisMR.《药物配方开发的肽并且和蛋白质》,作为肠胃外溶液的肽和蛋白质。SvenFrokjaer、LarsHovgaard编。《药物科学》。Taylor和Francis,英国(1999);FranssonJ.R.,J.Pharm.Sci.86(9):4046-1050(1997);YinJ,etal.,PharmRes.,21(12):2377-83(2004))。已经报告硫代硫酸钠用于降低在rhuMabHER2中光和温度诱导的甲硫氨酸氧化水平;然而,该研究中也报告了硫代硫酸盐-蛋白质加合物的形成(LamXM,YangJY,etal.,JPharmSci.86(11):1250-5(1997))。根据蛋白质的特定的压力和灵敏度选择适当的抗氧化剂。
金属离子
一般来讲,在蛋白质配方中,过渡金属离子是不希望有的,因为它们可能催化在蛋白质中的物理和化学降解反应。然而,当作为蛋白质和在蛋白质悬浮液配方中的辅因子时,特定的金属离子可被包含于配方中,在其中它们形成了配位络合物(例如,胰岛素的锌悬浮液)。最近,已经建议使用镁离子(10-120mM)来抑制天冬氨酸异构化成异天冬氨酸(WO2004039337)。
其中金属离子赋予稳定性或者提高蛋白质活性的两个例子是人脱氧核糖核酸酶(rhDNase、)、以及因子VIII。就rhDNase而言,Ca+2离子(高达100mM)通过特异性的结合位点提高了酶的稳定性(ChenB,etal.,JPharmSci.,88(4):477-82(1999))。实际上,用EGTA(双乙烷四乙酸)从溶液中除去钙离子引起了脱酰胺作用和聚集的增强。然而,该作用仅在Ca+2离子中观察到;其他的二价阳离子Mg+2、Mn+2和Zn+2观察到会使rhDNase不稳定。在因子VIII中观察到类似的影响。Ca+2和Sr+2离子使蛋白质稳定化,同时其它的离子比如Mg+2、Mn+2和Zn+2、Cu+2和Fe+2使酶不稳定(Fatouros,A.,etal.,Int.J.Pharm.,155,121-131(1997))。在单独的使用因子VIII的研究中,观察到在Al+3离子存在的条件下聚集速率会有显著的提高(DerrickTS,etal.,J.Pharm.Sci.,93(10):2549-57(2004))。作者注意到,其他的赋形剂比如缓冲盐经常被Al+3离子污染,并且显示出在配制的产品中需要使用适当质量的赋形剂。
防腐剂
当开发涉及从相同容器中抽取一次以上的多次使用肠胃外配方时,防腐剂是需要的。它们的主要功能是抑制微生物生长,并且确保在整个贮藏期间或药物产品使用期间产品无菌。通常使用的防腐剂包括苯甲醇、苯酚和间甲酚。尽管防腐剂具有悠久的使用历史,但包含防腐剂的蛋白质配方的开发可能是挑战性的。防腐剂通常对蛋白质具有不稳定效应(聚集),这已经变成限制它们在多剂量蛋白质配方中使用的主要因素(RoyS,etal.,JPharmSci.,94(2):382-96(2005))。迄今为止,大多数蛋白质药物已经仅配制成用于单次使用。然而,当可能是多次剂量配方时,它们的附加优点是能够使病人便利,并且提高了适销性。一个较好的例子是人生长激素(hGH),其中防腐配方的开发已经得到商业化更方便的、多次使用的注射笔型产品。目前至少四种这样的含有防腐hGH配方的笔型装置可在市场上购买。(液体,NovoNordisk)、Nutropin(液体,Genentech)和Genotropin(冻干-双室药筒,Pharmacia&Upjohn)含有苯酚,而(礼莱)被配制得具有间甲酚。
在开发防腐剂量形式的配方期间需要考虑几个方面。必须优化在药物产品中有效的防腐剂浓度。这要求测试剂量形式中给定的防腐剂,其浓度范围可在不损害蛋白质稳定性的情况下赋予抗微生物效果。例如,在开发用于白介素-1受体(I型)液体配方的过程中,通过使用差示扫描量热法(DSC),成功地筛选出三种防腐剂。基于它们在市售产品中常用浓度下对稳定性的影响,这些防腐剂分等级次序(RemmeleRLJr.,etal.,Pharm.Res.,15(2):200-8(1998))。
一些防腐剂可能引起注射部位反应,这是当选择防腐剂时需要考虑的另一个因素。在集中于评价Norditropin中防腐剂和缓冲液的临床试验中,观察发现,与含有间甲酚的配方相比,在含有苯酚和苯甲醇的配方中疼痛知觉较低(KappelgaardA.M.,HormRes.62Suppl3:98-103(2004))。有趣的是,在常用的防腐剂当中,苯甲醇具有麻醉性(MinogueSC,和SunDA.,AnesthAnalg.,100(3):683-6(2005))。
冻干
还预期包含本发明的VWF多肽的配方在给药之前可以冻干。通过使用本领域的普通技术进行冻干,并且应该优化用于被开发的组合物(Tangetal.,PharmRes.21:191-200,(2004)以及Changetal.,PharmRes.13:243-9(1996))。
在一个方面,冻干周期由三个步骤组成:冷冻、初级干燥、以及二级干燥(A.P.Mackenzie,PhilTransRSocLondon,SerB,Biol278:167(1977))。在冷冻步骤中,将溶液冷却至开始结冰。另外,该步骤诱导填充剂的结晶。冰在初级干燥阶段升华,这通过使用真空并且导入热量以促进升华、降低内腔压力低于冰的蒸气压而进行。最后,在二级干燥阶段,在降低腔室压力、并且在提高的搁板温度的条件下,被吸附或结合的水被除去。该工序生产出被称为冻干饼的材料。此后,冻干饼可能用无菌水或用于注射的合适稀释剂重新配制。
冻干周期不仅确定了赋形剂的最终物理状态,而且影响其他的参数比如重新配制时间、外观、稳定性和最终水分含量。在冻结状态中的组合物结构通过几个过渡(例如,玻璃化转变、润湿、以及结晶)进行,这些过渡在特定的温度下发生,并且可能被用于理解和优化冻干工艺。玻璃态转化温度(Tg和/或Tg')能够提供关于溶解物物理状态的信息,并且可以通过差示扫描量热法(DSC)确定。Tg和Tg'是重要的参数,当设计冻干周期时必须被考虑。例如,Tg'对初级干燥很重要。另外,在干燥状态中,玻璃态转化温度可提供有关最终产品贮存温度的信息。
制备方法
本发明进一步预期用于制备药物配方的方法。许多水溶液载体,例如,灭菌注射水、具有用于多次剂量用途的防腐剂的水、或具有适量表面活性剂(例如,聚山梨酸酯-20)的水、0.4%盐水、0.3%甘氨酸、或水悬浮液,可以在具有适用于制造水悬浮液的赋形剂的混合物中含有活性化合物。在多个方面,这样的赋形剂是悬浮剂,例如羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、黄蓍树胶和阿拉伯树胶;分散剂或润湿剂可以是天然产生的磷脂,例如卵磷脂、或烯化氧与脂肪酸的缩合产物例如聚氧化乙烯硬脂酸酯、或环氧乙烷与长链脂族醇的缩合产物例如七-癸乙烯氧十六烷醇、或环氧乙烷与由脂肪酸和己糖醇衍生的偏酯的缩合产物比如聚氧化乙烯山梨糖醇一油酸酯、或环氧乙烷与由脂肪酸和己糖醇酸酐衍生的偏酯的缩合产物例如聚乙烯单油酸山梨醇酐酯。该水悬浮液还可以含有一种以上防腐剂,例如对羟基苯甲酸乙酯、或正丙酯。
给药
为了将组合物给药于人类或试验用动物,在一个方面,组合物包含一种以上药学可接受的载体。术语“药学”或“药理学”可接受的,指的是稳定的分子实体和组合物,其可抑制蛋白质降解比如聚集和分裂产物,并且另外当通过使用本技术领域众所周知的途径给药时不会产生过敏反应或者其他不良反应,如下所述。术语“药学可接受的载体”包括任选的临床使用的溶剂、分散介质、包衣、抗细菌剂和抗真菌剂、等渗试剂和吸收延迟剂等,包括上述公开的那些试剂。
药物配方可以通过下述途径给药:口服、体表、透皮、肠胃外、吸入喷雾、阴道给药、直肠、或者颅内注射。在此使用的术语“肠胃外”包括皮下注射、静脉注射、肌内注射、脑池内注射、或者输液技术。通过静脉注射、皮内注射、肌内注射、乳房内注射、腹膜内注射、鞘内注射、眼球后注射、肺内注射和/或特定位点处手术植入的给药同样是可预期的。一般来讲,组合物基本上不含热原、以及可能对受试者有害的其他杂质。
可以进行组合物的单一给药或者多次给药,剂量水平和模式由主治医生选择。为了预防或治疗疾病,如上述所限定,适当的剂量将取决于被治疗的疾病类型、严重程度和疾病过程,药物给药是用于预防目的还是治疗目的、先前的治疗、病人的病历和对药物的反应、以及主治医师的判断。
试剂盒
作为附加的方面,本发明包括试剂盒,其包含以可促进向个体给药的方式包装的一种以上药物配方。在一种实施方式中,这样的试剂盒包括被包装在容器比如密封瓶子或密封容器中的在此描述的药物配方(例如,包含治疗性蛋白或者肽的组合物),带有附着于容器、或者包括在包装中的标签,用于描述在实施该方法时化合物或组合物的使用。在一种实施方式中,该药物配方被包装在容器中,以使得容器中液面上空间(例如,在液体配方和容器顶部之间的空气量)非常小。优选液面上空间可以忽略不计(即,几乎没有)。在一种实施方式中,试剂盒含有具有治疗性蛋白或肽组合物的第一容器、和具有用于组合物的生理学可接受的重配溶液的第二容器。在一个方面,药物配方以单位剂量形式被包装。该试剂盒可以进一步包括适合于根据特定的给药途径而给药药物配方的装置。优选地,试剂盒含有描述药物配方的使用的标签。
剂量
与用于在此描述的治疗病况的方法有关的剂量摄入将被主治医师确定,该主治医师会考虑到改变药物作用的各种因素,例如年龄、状况、体重、性别和病人的饮食、任何感染的严重程度、给药时间及其他临床因素。举例来说,本发明的重组VWF的典型剂量是大约50U/kg、等于500μg/kg。
本发明的配方可以通过原始丸剂、接着连续输液以便维持药物产品的治疗循环水平而被给药。在另一个例子中,本发明的化合物可以作为一次性剂量而被给药。本领域技术人员将容易地优化有效的剂量和给药摄入,通过较好的医疗实践和病人个体的临床状况来确定。剂量给药频率将取决于试剂的药物动力学参数和给药途径。最佳的药物配方将被本领域的技术人员根据给药途径和期望的剂量而确定。参见,例如,《雷明顿药物科学》,第十八版(1990,Mack出版公司,Easton,宾夕法尼亚州18042)第1435-1712页。其公开内容通过引用方式并入本文。这些配方可以影响被给药的试剂的物理状态、稳定性、体内释放速度、以及体内清除速度。取决于给药途径,根据体重、体表面积或者器官大小可以计算出合适的剂量。通过使用建立的用于确定血液水平剂量的测定方法,连同适当的剂量-反应数据,可以确定适当的剂量。最终的剂量摄入将被主治医师确定,该主治医师会考虑到改变药物作用的各种因素,例如药物比活力、损伤严重程度和病人的应答、年龄、状况、体重、性别和病人的饮食、任何感染的严重程度、给药时间及其他临床因素。随着研究进行,关于适当剂量水平以及各种疾病和状况的治疗持续时间的进一步信息将会被披露。
下述实施例并不是用于限制本发明,而仅是示例性的本发明的具体实施方式。