CN108210890A - 重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的新型稳定制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种重组人胰高血糖素样肽‑1类似物融合蛋白的新型稳定制剂。所述药物制剂可以用于治疗糖尿病及其相关病症。
Description
技术领域
本发明涉及一种重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的新型药物制剂。
背景技术
胰高血糖素样肽-1(GLP-1)类似物及其衍生物可用于治疗2型糖尿病。GLP-1可以诱发多种生物学效应,如以葡萄糖依赖方式作用于胰岛β细胞,促进胰岛素基因的转录,增加胰岛素的生物合成和分泌;刺激β细胞的增殖和分化,抑制β细胞凋亡,从而增加胰岛β细胞数量,抑制胰高血糖素的分泌,抑制食欲及摄食,延缓胃内容物排空等。因此GLP-1类似物及其衍生物可以通过改善2型糖尿病患者的代谢紊乱,使血糖维持在恒定水平。
GLP-1(1-37)活性很低,并且GLP-1(7-37)OH及GLP-1(7-36)NH2这两种天然纯在的截断肽在体内容易被迅速清除。内源性的二肽基肽酶Ⅳ(DPP-Ⅳ)可以通过去除GLP-1N端组氨酸和丙氨酸残基而使GLP-1失活,导致GLP-1在体内的半衰期仅为2分钟。将GLP-1与大分子蛋白进行融合或者偶联,可以有效延长其在体内的半衰期。HGS公司研发的一种基于人血清白蛋白(HSA)融合技术的长效GLP-1品种,将2个拷贝的突变GLP-1序列(N末端丙氨酸替换为甘氨酸,增加了其对DPP-IV蛋白水解的耐受性)与HSA序列重组后获得融合蛋白Albiglutide,商品名Syncria。Eli Lilly公司研发的Fc融合GLP-1长效融合蛋白Dulaglutide,商品名Trulicity。上述两种融合GLP-1药物既具有GLP-1生物学活性,又大大延长了其在生物体内的半衰期,能有效增加其对糖尿病的治疗效果。
重组融合蛋白的稳定性都较差,在保存过程中会受到多种环境因素的影响,如温度、湿度、紫外线等都可以使融合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。这些变化都可以使蛋白的活性降低,治疗效果下降甚至引起严重的毒副作用。因此,开发出稳定并适合长期保存的药物制剂显得尤为重要。
冷冻干燥是一种常用的保存蛋白质药物的技术。可将需要保护的蛋白质与其他的赋形剂、稳定剂等物质按比例溶解混合在一起,经冷冻干燥方法去除水分,形成一种疏松的粉末状物质,从而有效延长其稳定性。
发明内容
本发明公开了一种包含重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的药物组合物。本发明所述的组合物包含由人胰高血糖素样肽-1类似物和人血清白蛋白形成的重组融合蛋白。在本发明的一些实施例中,所述融合蛋白多肽长度为613-639个氨基酸;其中人胰高血糖素样肽-1类似物为28个氨基酸,HSA为585个氨基酸,剩余氨基酸为连接肽。
本发明所述的组合物为含有重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的治疗制剂和药物组合物。在一些实施方式中,所述制剂设置为施用较低剂量的多肽,而在其它实施方式中,所述制剂设置为施用较高剂量的多肽。
在一些实施例中,本发明所述的重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白具有延长的保存期限。
在一些实施方式中,所述药物制剂包括至少一种药学上可接受的载体,且pH在5-8.0之间、5-7.5之间、5-7.2之间、5-7.0之间、5-6.8之间、5-6.6之间、5-6.4之间、5-6.2之间、5-6之间、6-7.5之间、6-7.2之间、6-7之间。在其它实施方式中,所述pH为4、4.2、4.4、4.5、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.5、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.5、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.5、7.6、7.8或8.0。
在一些实施方式中,所述药物制剂包含重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白,其浓度为1-150mg/ml、2.5-100mg/ml、10-50mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml、25mg/ml、30mg/ml、35mg/ml、40mg/ml、45mg/ml、50mg/ml、55mg/ml、60mg/ml、70mg/ml、80mg/ml、90mg/ml、100mg/ml、120mg/ml或150mg/ml。
在一些实施方式中,所述药物组合物包括至少一种药学上可接受的缓冲剂。在一些实施方式中,所述组合物中缓冲剂存在的浓度为5-50mmol/L、10-50mmol/L、15-50mmol/L、5-10mmol/L、10-20mmol/L、20-30mmol/L、15-25mmol/L或20mmol/L。在一些实施方式中,所述组合物中缓冲剂存在的浓度为5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、25mmol/L、30mmol/L、35mmol/L、40mmol/L、45mmol/L、50mmol/L、55mmol/L或60mmol/L。在一些实施方式中,所述缓冲剂是磷酸盐、柠檬酸盐、或其组合。在一些实施方式中,所述缓冲剂包括磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠或其组合。
在一些实施方式中,所述药物组合物包括冻干稳定剂。在一些实施方式中,所述冻干稳定剂是氨基酸。在一些实施方式中,所述氨基酸的浓度2.5-55mg/ml、4-50mg/ml、6-45mg/ml。在一些实施方式中,所述氨基酸的浓度为10mg/ml、15mg/ml、20mg/ml、25mg/ml或30mg/ml。
在一些实施方式中,所述药物组合物包括赋形剂。在一些实施方式中,所述赋形剂是多元醇。在一些实施方式中,所述多元醇是甘露醇。在进一步的实施方式中,所述药物组合物包括药学上可接受的载体。在一些实施方式中,所述载体是聚山梨酯。
优选地,所述药物组合物包含以下组分:
本发明所述药物组合物配制为多种形式并以不同途径给药。例如,在一些实施方式中,所述药物组合物制备用于经口、肺、静脉内、肌肉内、皮下、或局部给药。组合物还可以用于配制特定剂型。例如,在一些实施方式中,所述药物组合物可以配制成液体、凝胶、气溶胶、油膏、乳膏、冻干制剂、粉末、块、片或胶囊。在其它实施方式中,所述药物组合物配制成控释制剂、速溶制剂、延迟释放制剂、缓释制剂、脉冲释放制剂、和混合的立即释放制剂。在其它实施方式中,所述药物组合物以冻干粉末提供。在其它实施方式中,所述药物组合物以冻干块提供。
本发明所述人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白中,人血清白蛋白的N端可以直接与人胰高血糖素样肽的C端相连,也可以通过柔性的连接肽使两个蛋白相连。
本发明的含人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的药物制剂可经过下列方法制备获得:1)按配比将人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白、药学上可接受的水溶性赋形剂、药学上可接受的保护剂及pH值调节剂与注射用水混匀,调节pH值至约6.0-7.0;2)将步骤1)配制好的药液除菌、过滤、分装后,置于冻干机中冷冻干燥。
所述步骤2)具体为:将步骤1)配制好的药液除菌过滤分装于适宜大小的西林瓶中,待冻干机板层温度预先冷冻到-10℃以下后,将冻干西林瓶样品放入冻干箱,在-35℃以下保温2-3小时。冷凝期温度降至-45℃后,开始抽真空,真空度低于80pa后,升板层温度到-18℃。当可见水线消失后开始梯度逐级升温,最后升制品温度到30℃,当制品温度上升至30℃时保持3-5小时。
所述冻干机板层温度预先冷冻到-10℃以下,使待冻干制品进冻干箱后温度迅速降低,形成细小的无定型状态,易于水分的去除并减少对活性大分子结构的破坏。
所述升板层温度到-45℃,维持真空度小于80Pa,当可见水线消失后开始梯度逐级升温,可确保冻干制品外观饱满,颗粒细腻,同时缩短冻干周期,减少生产能耗。
本发明通过重组技术获得GLP-1/HSA融合蛋白,并经配制、灌装、冻干获得药物制剂,该药物制剂可用于2型糖尿病的治疗。
附图说明
图1不同pH缓冲液对重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白影响的SEC-HPLC检测结果
图2几种辅料对冻干后重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白影响的SEC-HPLC检测结果
图3几种辅料不同制剂组合在25℃下对冻干后重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白影响的SEC-HPLC检测结果
具体实施例
为了进一步阐明本发明,提供了下列例子,这些例子仅是为了进一步说明本发明,并不意味着作为一种限制。
实施例1
重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白制备:菌种接种于YPD培养基,30℃220~280rpm振荡培养至菌体湿重约50g/L,按10%接种量进罐,培养20h后连续流加甲醇开始诱导,诱导4h后将温度降低到22℃,50h后结束诱导,用10000g离心15min收集发酵上清液。纯化采用BLUE亲和、PHE疏水、DEAE离子交换和凝胶排阻四步层析。首先将发酵上清液用20mmol/L pH7.0磷酸钠溶液稀释3倍,过Blue Sepharose Fast Flow亲和层析柱用2MNaCl,20mmol/L pH6.5磷酸钠溶液洗脱目的蛋白。向所收蛋白溶液中加入(NH4)2SO4,过PHESepharose Fast Flow层析柱,经再平衡后,用5mmol/L pH6.5磷酸钠缓冲液洗脱蛋白。将收到的蛋白再用5mmol/L pH6.5磷酸钠缓冲液稀释2倍后过离子交换层析柱,采用DEAESepharose Fast Flow层析柱,直接用PBS洗脱目的蛋白。最后通过Sephadex G25coarse凝胶层析柱脱盐置换到5mmol/L pH6.5磷酸钠缓冲液中。
详细过程可参见专利ZL201310331182.6。
实施例2
考察pH对重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白组合物稳定性的影响。
采用分子排阻HPLC评估重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的纯度。采用分子排阻柱(7.8mm*30cm)用由磷酸盐及硫酸盐组成的等度流动相分析样品。通过计算检测波长214nm时主峰面积和全部峰面积的比例确定纯度。各组含重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白1.0mg/ml,甘露醇30mg/ml,组氨酸10mg/ml,聚山梨酯80 1mg/ml,不同pH的20mmol/L的柠檬酸/柠檬酸钠缓冲液或磷酸氢二钠/磷酸二氢钠缓冲液,pH 4.0到pH8.0,每组间隔0.5。各组样品经无菌过滤后分装至无菌无热源西林瓶中。于25℃加速考察,采用SEC-HPLC检测。
表1不同pH缓冲液SEC-HPLC检测结果
试验表明(表1,图1),蛋白在pH 4.0-pH 5.5和pH 7.5-pH 8.0时,经30天加速,聚体增加明显。
实施例3赋形剂的选择
筛选了一些适合于人体使用的赋形剂辅料,研究其在冻干时对重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白制剂成型的影响。各组含重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白溶液超滤至20mmol/L pH 6.5的磷酸盐缓冲液中,蛋白浓度为50.0mg/ml,添加各赋形剂辅料,种类及浓度详见表2。样品溶液过滤除菌后分装于无菌西林瓶,装量为1.0ml,半加塞,冻干。将冻干的制品进行外观检查,采用SEC-HPLC检测蛋白聚体。
表2几种辅料冻干后赋形结果及SEC-HPLC结果
结果表明,从赋形效果来看甘露醇作为赋形剂,其外观为白色疏松体,水溶性较好,且经SEC-HPLC检测(图2),聚体含量较低。而山梨醇、乳糖、蔗糖、麦芽糖及海藻糖成型性较差,表现为严重塌陷或萎缩。
实施例4氨基酸对制剂稳定性的影响试验
氨基酸有利于抑制冻干过程中聚体的产生。筛选了一些适合于人体使用的氨基酸,研究其对重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的影响。各组含重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白溶液超滤至20mmol/L pH 6.5的磷酸盐缓冲液中,蛋白浓度为30.0mg/ml,添加各氨基酸辅料,种类及浓度详见表3。样品溶液过滤除菌后分装于无菌西林瓶,装量为1.0ml,半加塞,冻干。置于25℃恒温培养箱中进行加速考察,采用SEC-HPLC检测。
表3不同氨基酸缓冲液SEC-HPLC检测结果
结果表明,组氨酸和精氨酸作为辅料经25℃加速30天蛋白聚体含量增加不明显。其余氨基酸聚体异常增加。
根据上述结果及实施例2,最终选择甘露醇与组氨酸,甘露醇与精氨酸,同时以pH6.0和pH 7.0等处方进行进一步筛选,重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白浓度15mg/ml。并在25℃加速条件下连续观察3个月,考察其外观、SEC-HPLC聚体含量。
表4几种辅料不同制剂组合保存于25℃下检测结果
表4、图3表明,各制剂处方在保存过程中外观均为白色饱满疏松体,加水迅速溶解。在抑制聚体增加方面,添加组氨酸显著好于添加精氨酸,pH6.0在加速过程中聚体增加显著少于pH7.0。
实施例5渗透压考察
重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白拟皮下注射给药,因此对制品渗透压要求较高。正常人体的渗透压摩尔浓度为280mOsmol/kg~320mOsmol/kg。各组重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白浓度为150mg/ml,如表5分别添加缓冲液及辅料,考察各组渗透压。
表5几种辅料不同浓度渗透压检测结果
结果显示,甘露醇40mg/ml与组氨酸5mg/ml混合已经接近人体生理渗透压,再通过添加不同磷酸盐(PB)来微调处方渗透压,详见表6。
表6几种辅料混合后渗透压检测结果
表6表明:甘露醇40mg/ml,组氨酸5mg/ml及20mmol/L PB混合接近人体渗透压。
实施例6表面活性剂的选择
表面活性剂可减少蛋白分子间的相互作用,抑制不溶性微粒的产生。配制甘露醇40mg/ml,组氨酸5mg/ml,20mmol/L PB以及不同浓度的聚山梨酯80,重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白浓度15mg/ml,过滤除菌后分装于无菌西林瓶,装量为1.0ml,半加塞,冻干。具体组分如表7。冻干后进行外观观察,并送检不溶性微粒。
表7不同浓度聚山梨酯80添加后检测结果
结果表明添加聚山梨酯80对冻干制品的外观没有影响。且当聚山梨酯80浓度高于0.6mg/ml时可以明显抑制不溶性微粒的产生。
实施例7冻干制剂制备过程
称取适量的组氨酸、甘露醇、聚山梨酯80、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠加注射用水搅拌溶解,再加入适量高浓度重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白溶液,配制各组制剂处方如下:
表8各组制剂处方
配制好的溶液用0.22μm的PVDF或PES亲水性滤膜过滤。
除菌过滤后的溶液在无菌条件下分装和进冻干箱。待冻干机板层温度预先冷冻到-10℃以下,将半加塞的样品迅速放入冻干箱。制品平均温度在-35℃以下保温2小时后,开始冷凝器降温。冷凝器温度降至-45℃后,开始抽真空,真空度低于80Pa后,升板层温度到-18℃,维持真空度。当视窗中样品水印消失并且制品平均温度接近板层温度后,开始升高板层温度,最后设板层温度到30℃,当制品平均温度升到30℃后保持3-5小时,整个冻干过程控制在48小时内。冻干结束后,轧盖密封。
实施例8制品长期稳定性考察
采用考马斯亮蓝的SDS-PAGE来评估在变性条件下重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的纯度。分析前,使用没有还原剂的样品缓冲液稀释样品。每块凝胶上加上分子质量标记和标准品。电泳后,凝胶使用考马斯亮蓝染色并用光密度分析纯度。
考察CHO细胞内cAMP(环化腺苷酸)的变化来判定重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的活性。在试验中,将96孔的微板中接入5000细胞/孔,在37℃下加入相应浓度的重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白并孵育4.5小时,孵育后分别加入LuciferaseAssay System底物,将重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白工作参考品和供试品的RLU数值分别取平均值,以重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白浓度的对数值为横坐标,RLU数值平均值为纵坐标,通过Origin70分析软件进行四参数拟合,绘制量效曲线,获得EC50值。以下列公式计算比活:
供试品比活(U/mg)=工作参考品比活(4.46×103U/mg)×供试品相对活性。
按照实施例7处方1至处方5制备样品,考察制剂处方长期稳定性(保存于2-8℃)。送检SEC-HPLC纯度,非还原SDS-PAGE,生物学活性及不溶性微粒,检测结果见表9。
表9连续三批长时间稳定性考察结果
从结果可以看出在4-8℃时,稳定性考察12个月各处方组均可以保持稳定。
Claims (10)
1.一种包含重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的药物组合物,其特征在于,包含以下组分:
(1)1-150mg/ml 重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白;
(2)20-50mg/ml 甘露醇;
(3)2.5-55mg/ml 氨基酸;
(4)0.3-2.0mg/ml 聚山梨酯80;
(5)10-50mmol/L 磷酸盐;
(6) 注射用水。
2.权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述组合物pH为4.0-8.0。
3.权利要求2所述的药物组合物,其特征在于,所述组合物pH为6.0-7.0。
4.权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的浓度为约2.5-100mg/ml。
5.权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的浓度为约10-50mg/ml。
6.权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述氨基酸是组氨酸或精氨酸。
7.权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述磷酸盐的浓度约为20mmol/L。
8.权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述磷酸盐是磷酸二氢钠或磷酸氢二钠。
9.权利要求1-8中任一项所述的药物组合物,其特征在于,所述组合物可制备为冻干粉末。
10.一种包含重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白的冻干制剂的制备方法,包括以下步骤:
1) 将权利要求1-8中任一项所述的药物组合物的各种组分按配比混匀;
2) 将步骤1)配制好的药液除菌、过滤、分装后,置于冻干机中冷冻干燥。
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