-
Die Erfindung betrifft die Verstärkung der
Resorption von Substanzen über
die Haut und Schleimhaut. Ferner betrifft die Erfindung Substanzen
mit einer erhöhten
Fähigkeit,
von der Haut und Schleimhaut resorbiert zu werden und pharmazeutische
Zusammensetzungen, die solche Substanzen umfassen.
-
Die Verabreichung von biologisch
aktiven Substanzen durch eine parenterale Applikation (z.B. intravenöse, intramuskuläre und subkutane
Injektion) wird häufig
als die geeignetste Art der Verabreichung betrachtet, falls eine
schnelle und starke systemische Wirkung erreicht werden soll und
die aktive Substanz nicht oder nur geringfügig vom Körper resorbiert oder im Gastrointestinaltrakt
oder durch den Lebermetabolismus inaktiviert wird.
-
Jedoch weist die Verabreichung durch
eine Injektion eine Reihe von Nachteilen auf. So ist die Verwendung
von sterilen Spritzen und Nadeln oder anderen mechanischen Vorrichtungen
erforderlich und es können Schmerzen,
Reizungen und Infektionen auftreten, insbesondere im Fall von wiederholten
Injektionen. Des weiteren sollten Injektionen nur durch geschulte
Personen verabreicht werden.
-
Es ist bekannt, dass bestimmte Arzneimittel
an einen Patienten transdermal (perkutan, über die – unverletzte – Haut)
oder transmucosal (über
die Schleimhaut) verabreicht werden können. Diese Verabreichung umfasst
im Wesentlichen das Auftragen des Arzneimittels auf die Oberfläche der
Haut und/oder der Mucosa und ein Durchdringen der Haut oder Mucosa
durch das Arzneimittel in den Blutkreislauf des Patienten.
-
Eine kutane oder mucosale Verabreichung
ist dadurch interessant, dass dabei eine lokale sowie eine systemische
Wirkung eines Arzneimittels erzeugt werden kann. Ferner kann diese
Art der Verabreichung als Alternative zu einer parenteralen Verabreichung interessant
sein, falls ein schnelles Einsetzen einer Wirkung des verabreichten
Arzeimittels erforderlich ist.
-
Eine nicht-invasive Applikation erspart
Arzt und Patienten ferner die Unannehmlichkeiten und Risiken, die
mit Injektionen und Infusionen verbunden sind, und kann auch durch
ungeschulte Personen, d.h. auch selbständig durch den Patienten, erfolgen.
Diese Art der Arzneimittelapplikation ist daher mit einer höheren Patienten-Compliance
verbunden als invasive Techniken. Dies gilt insbesondere für die topische
(lokale) oder enterale Verabreichung, d. h. die Verabreichung auf
oralem oder rektalem Wege.
-
Allerdings ist die Haut und Schleimhaut
eine physikalische Barriere, die bei einer Verabreichung von Arzneimitteln,
die zu inneren Geweben gelangen sollen, überschritten werden muss. Oral
verabreichte Arzneimittel müssen
zudem gegenüber
dem niedrigen pH-Wert
und den Verdauungsenzymen im Gastrointestinaltrakt resistent sein.
-
Eine transdermale oder transmucosale
Verabreichung ist daher nur für
solche Arzneimittel geeignet, die gut von der Haut oder Mucosa resorbiert
werden.
-
Die Resorptionsgeschwindigkeit und
die Resorptionsquote, d. h. das Verhältnis von resorbiertem Anteil
zu applizierter Menge, und letztlich die erzielbaren Blutplasmaspiegel,
d. h. die biologische Verfügbarkeit eines
Wirkstoffes, hängen
neben anderen Faktoren unter anderem von der ausreichenden Wasserlöslichkeit, anderen
chemischen Stoffeigenschaften und den physiologischen Gegebenheiten
am Applikations- bzw. Resorptionsort ab. Viele Arzneimittelwirkstoffe
sind extrem groß und
praktisch impermeabel für
die Haut und Schleimhaut. Zudem sind viele Arzneimittelwirkstoffe
aufggrund ihrer schlechten Wasserlöslichkeit bis Wasserunlöslichkeit
schwierig über
Schleimhäute
zu resorbieren, was gegen deren Applikation über eben diese Schleimhäute beispielsweise
auf enteralem (oralem und rektalem), nasalem, bukkalem, vaginalem
oder urethralem Wege spricht.
-
Daher wurde versucht, die perkutane
oder transmucosale Resorption von Arzneimitteln zu erhöhen, d.h.
eine größere Menge
der Substanz muss in einem bestimmten Zeitraum die Haut oder Schleimhaut
durchdringen. Substanzen, die die Resorption oder den Transport
von gering resorbierbaren Molekülen über biologische
Membranen verstärken
und somit die Bioverfügbarkeit
dieser Moleküle
verstärken,
sind als Resorptionsverstärker
bekannt (Lee et al., Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier
Systems 8, 91, 1991).
-
Resorptionsverstärker wurden Arzneimitteln zugegeben,
um deren Resorption über
die Haut oder Schleimhaut zu verstärken. Diese Verbindungen verstärken dabei
die Geschwindigkeit der Permeation des Arzneimittels durch die Haut
oder Schleimhaut.
-
Beispiele solcher Resorptionsverstärker sind
Alkohole und Glykole (
US-A-5,296,222 ),
Harnstoffderivate, Hyaluronsäuren,
N,N-Dimethylformamid (DMF) und Dimethylsulfoxid (DMSO), Terpene (
DE-A-10053383 ),
Gallensäuresalze
(
JP-A-59-130820 ),
Chelatoren (Cassidy and Tidball, 7. Cell. Biol. 32, 685, 1967),
Tenside (
JP-A-4-247034 ,
George et al., J. Infect. Dis. 136, 822, 1977), Salze von Fettsäuren (
US-PS 4,476,116 und
6,333,046 ), synthetische
hydrophile und hydrophobe Verbindungen, biodegradierbare polymere
Verbindungen und Glycyrrhizinsäuresalze
(
JP-A-2-42027 ;
US-A-6,333,046 ).
-
Verschiedene Mechanismen für die Wirkung
von Resorptionsverstärkern
wurden vorgeschlagen. Diese Wirkungsmechanismen umfassen zumindest
für Protein-
und Peptidarzneimittel (1) eine Verringerung der Viskosität und/oder
Elastizität
der Schleimhäute,
(2) ein erleichterter transzellulärer Transport durch Erhöhung der
Fluidität
der Bilayer von Membranen und (3) eine Erhöhung der thermodynamischen
Aktivität
von Arzneimitteln (Lee et al., Critical Reviews in Therapeutic Drug
Carrier Systems 8, 91, 1991).
-
Jedoch befindet sich momentan kaum
ein resorptionsverstärkendes
Produkt auf dem Markt. Die Gründe
dafür umfassen
die geringe Wirksamkeit und Sicherheit bezüglich einer Reizung und Schädigung der Schleimhäute, der
unangenehme Geschmack und Geruch, usw.
-
Es treten beispielsweise Probleme
bezüglich
des Verhältnisses
zwischen der verstärkenden
Wirkung und der Konzentration des Resorptionsverstärkers in
der Zubereitung auf. Bei DMSO hängt
der resorptionsverstärkende
Effekt größtenteils
von seiner Konzentration ab und man glaubt, dass es bei einer Konzentration von
weniger als 50% fast unwirksam ist. Ferner zeigt es nachteilige
Wirkungen auf die Augen und weist auch Nebenwirkungen betreffend
die Haut auf. Die resorptionsverstärkende Wirkung von Harnstoffderivaten,
Hyaluronsäuren,
N,N-Dimethylformamid und Tensiden ist im Vergleich zu Dimethylsulfoxid
gering.
-
Auch verstärken nicht alle Resorptionsverstärker die
Resorption aller Arzneimittel. Der Resorptionsverstärker muss
daher auf das jeweilige Arzneimittel abgestimmt sein.
-
Ferner reizen bekannte Resorptionsverstärker häufig die
Mucosa oder sind aufgrund eines unangenehmen Geruchs oder Geschmacks
ungeeignet, führen
häufig
schon nach einer einzigen Verabreichung zu Schmerz und Lakrimation
oder führen
zu einer Reizung und Entzündung
der Mucosa nach mehreren Anwendungen. Dies trifft beispielsweise
für Derivate
von Fusidinsäure,
Gallensäuren,
Tenside und die verschiedenen Glykole (Polyethylenglykol, Polypropylenglykol)
zu.
-
Weiterhin führen viele dieser Resorptionsverstärker zu
einer Schädigung
der resorbierenden Gewebe und es wurde sogar vermutet, dass eine
Schädigung
der Mucosa, die durch diese Stoffe verursacht wird, der Grund für eine verbesserte
Resorption ist (LeCluyse and Sutton, Advanced Drug Delivery Reviews
23, 163, 1997).
-
Daher sind die bekannten Verstärker der
transdermalen oder transmucosalen Resorption im Hinblick auf ihre
Wirkung und die Sicherheit unzureichend.
-
Des weiteren sind aus dem Stand der
Technik so genannte Transferosomen bekannt (
DE 41 07 152 ,
DE 41 07 153 und
DE 44 47 287 ). Sie dienen der nicht-invasiven
Verabreichung geeigneter Wirkstoffe durch die Haut. Transferosomen
zeichnen sich gegenüber
anderen für
die topische Anwendung beschriebenen Liposomen durch eine verbesserte
Penetrationsfähigkeit
aus. Transferosomen sind in der Regel viel größer als herkömmliche
mizellenartige Trägerformulierungen
und unterliegen daher anderen Diffusionsgesetzen. Die gesteigerte
Penetrationsfähigkeit
wird durch ihre spezielle Zusammensetzung erreicht, die sie genügend elastisch
(hyperflexibel) macht, um die Konstriktionen in der Barriere, z.B.
in der Haut, überwinden
zu können.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, die Resorptionsfähigkeit
an sich schwer über
die Haut und Schleimhaut resorbierbarer Substanzen zu verbessern,
um so eine bessere Resorptionsquote für diese Substanzen bereitzustellen.
-
Dadurch soll eine nicht-invasive
Anwendung von Substanzen ermöglicht
werden, die normalerweise nicht oder nur schlecht von Haut oder
Schleimhäuten
resorbiert werden, ohne gleichzeitig einen großen technischen Aufwand und
einen hohen Wirkstoffverbrauch in Kauf nehmen zu müssen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand der Patentansprüche
gelöst.
-
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe
dadurch, dass ein Mittel, das die Resorption einer Substanz durch
die Haut oder Mucosa verstärkt,
mit der Substanz gekoppelt wird und so eine höhere Bioverfügbarkeit
für die
Substanz bereitgestellt wird.
-
Die erfindungsgemäße Kombination einer Substanz
und einem die Resorption verstärkenden
Mittel ermöglicht überraschenderweise
eine Verbesserung der Resorptionsquote und/oder Permeation von Substanzen über die
Haut und Schleimhäute,
die bislang als schlecht oder nicht resorbierbar betrachtet wurden.
-
Die verstärkende Wirkung (Enhancerwirkung)
von Mitteln auf die Resorption von Substanzen über bzw. durch die Haut oder
Schleimhäute
macht Applikationsformen von therapeutischen oder diagnostischen Substanzen über die
Haut und Mucosa wie die Nasenschleimhaut, die Mundschleimhaut, die
Magendarmschleimhäute,
die Vaginalschleimhaut oder auch die Harnleiterschleimhaut auch
für bisher
schlecht oder nicht resorbierbare Substanzen zugänglich.
-
Das die Resorption verstärkende Mittel
bewirkt hier als Resorptionsenhancer eine höhere Bioverfügbarkeit
der Substanz. Trotz der schlechten ursprünglichen Resorption und damit verbunden
geringen Bioverfügbarkeit
kann somit eine befriedigende Resorption mit allen therapeutischen
Konsequenzen erzielt werden, die Dosierung des Stoffs kann gegebenenfalls
auch gegenüber
der herkömmlichen
Dosierung gesenkt bzw. bei gleich bleibender Dosierung eine verbesserte
Wirkung erzielt werden.
-
Die Erfindung betrifft somit in einem
Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines perkutanen oder transmucosalen
Präparats,
umfassend die Kopplung einer Substanz mit mindestens einem Mittel,
das die Resorption der Substanz durch Haut oder Mucosa verstärkt.
-
Die Erfindung betrifft in einem weiteren
Aspekt ein Verfahren zur Verstärkung
der Bioverfügbarkeit
einer Substanz bei einer Applikation an die Haut oder Mucosa, umfassend
die Kopplung der Substanz mit mindestens einem Mittel, das die Resorption
der Substanz durch Haut oder Mucosa verstärkt.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren
zur Verstärkung
der Fähigkeit
einer Substanz, bei einer Applikation an die Haut oder Mucosa von
dieser resorbiert zu werden, umfassend die Kopplung der Substanz
mit mindestens einem Mittel, das die Resorption der Substanz durch
Haut oder Mucosa verstärkt.
-
Ferner betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Verstärkung
der Permeationsfähigkeit
einer Substanz für
Haut oder Mucosa, umfassend die Kopplung der Substanz mit mindestens
einem Mittel, das die Resorption der Substanz durch Haut oder Mucosa
verstärkt.
-
Die Erfindung betrifft in einem weiteren
Aspekt die nach den erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen
Substanzen mit verstärkter
Bioverfügbarkeit,
verstärkter
Fähigkeit
von Haut oder Mucosa resorbiert zu werden und/oder verstärkter Permeationsfähigkeit
und pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend eine oder mehrere
dieser Substanzen.
-
Des weiteren betrifft die Erfindung
die Verwendung der nach den erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen
Substanzen mit verstärkter
Bioverfügbarkeit,
verstärkter
Fähigkeit
von Haut oder Mucosa resorbiert zu werden und/oder verstärkter Permeationsfähigkeit
und deren pharmazeutische Zusammensetzungen zur Applikation an die
Haut oder Mucosa und zur Behandlung oder Diagnose von Erkrankungen,
die mit diesen Substanzen ohne die erfindungsgemäße Veränderung gewöhnlich behandelt oder diagnostiziert
werden.
-
Das resorptionsverstärkende Mittel
kann erfindungsgemäß kovalent
oder nicht kovalent mit einer Substanz verbunden sein. Vorzugsweise
ist eine Bindung eine kovalente Bindung.
-
In einer Ausführungsform liegt zwischen der
Substanz und dem resorptionsverstärkenden Mittel ein Linker.
Vorzugsweise ist der Linker z.B. enzymatisch oder chemisch, insbesondere
durch in vivo Prozesse spaltbar, so dass die Substanz von dem resorptionsverstärkenden
Mittel getrennt werden kann. Der Linker enthält in einer Ausführungsform
eine spaltbare Ester- oder Carbamatfunktionalität oder ein durch eine Proteinase wie
eine im Serum auftretende Proteinase erkennbares Peptid. In einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
wird die Substanz von dem resorptionsverstärkenden Mittel nach Resorption
durch die Haut oder Mucosa getrennt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das resorptionsverstärkende
Mittel ein Polypeptid oder Protein. Das Polypeptid oder Protein
umfasst vorzugsweise eine von einem Virus abgeleitete Sequenz und
insbesondere eine von einem Oberflächenprotein eines Virus abgeleitete
Sequenz oder ein Derivat oder einen Teil davon. Der Ausdruck "Virus"
umfasst DNA-und RNA-Viren, insbesondere Adenoviren, Adeno-assoziierte
Viren, Vacciniaviren, Baculoviren, Hepatitis C-Viren, Hepatitis
A-Viren, Influenzaviren, Herpesviren und Hepadna-Viren. Beispiele
letzterer sind HBV, WHV ("woodchuck hepatitis virus"), GSHV ("ground
squirrel hepatitis virus"), RBSHV ("red-bellied squirrel hepatitis
virus"),DHV ("Pekin duck hepatitis virus") und HHV ("heron hepatitis
virus"). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Peptid
oder Protein eine von einem Hepatitis Virus, Hepadnavirus oder HN,
insbesondere einem Hepatitis B Virus abgeleitete Sequenz, ein Derivat
oder einen Teil davon. Vorzugsweise umfasst das Peptid oder Protein
eine von Antennapedia-abgeleitete, eine von HIV tat abgeleitete
oder eine von VP22 eines Herpesvirus abgeleitete Sequenz.
-
Das Polypeptid oder Protein, das
als resorptionsverstärkendes
Mittel fungiert, umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform
eine Sequenz, die unter die folgende allgemeine Formel fällt: X1-X2-X3-X4-X5-X6-X7-X8-X9-X10-X11-X12,
worin X1, X6, X7, X9, X10 und X12 variabel sind, X2 und X5 hydraphobe
Aminosäurereste
und X3, X4, X8 und X11 hydrophile Aminosäurereste sind.
-
Aminosäureseitenketten mit geladenen
Gruppen, Wasserstoffbrücken-bildenden
Gruppen oder Dipolen können
als hydrophil klassifiziert werden. Im Gegensatz dazu können neutrale
organische Aminosäweseitenketten
mit einem Kohlenwasserstoffcharakter, die keine signifikanten Dipole
aufweisen und nicht die Fähigkeit
besitzen, Wasserstoffbrücken
zu bilden als hydrophil klassifiziert werden.
-
Die nachstehende Tabelle zeigt den
Hydropathie-Index von Aminosäure-Seitenketten
nach Kyte und Doolittle, J. Mol. Biol. 157, 105, 1982:
-
Zu den hydrophoben Aminosäuren zählen erfindungsgemäß Alanin,
Valin, Leucin, Isoleucin, Tryptophan, Phenylalanin und Methionin.
Zu den hydrophilen Aminosäuren
zählen
erfindungsgemäß Glycin,
Serin, Tyrosin, Threonin, Cystein, Asparaginsäure, Asparagin, Glutaminsäure, Glutamin,
Lysin, Arginin, Histidin und Prolin. Ein variabler Aminosäurerest
kann eine jegliche der vorstehend aufgeführten Aminosäuren sein.
-
In einer Ausführungsform umfasst das Polypeptid
oder Protein, das als resorptionsverstärkendes Mittel fungiert, eine
der nachstehend aufgeführten
Aminosäuresequenzen
oder eine hiervon abgeleitete Aminosäuresequenz:
- (1) P-L-S-S-I-F-S-R-I-G-D-P;
- (2) P-I-S-S-I-F-S-R-I-G-D-P;
- (3) P-I-S-S-I-F-S-R-T-G-D-P;
- (4) H-I-S-S-I-S-A-R-T-G-D-P;
- (5) L-L-N-Q-L-A-G-R-M-I-P-K;
- (6) T-I-D-H-V-L-D-H-V-Q-T-M;
- (7) T-I-Q-H-V-M-D-H-I-D-S-V;
- (8) T-L-S-P-V-V-P-T-V-S-T-I;
- (9) T-L-S-P-V-V-P-T-V-S-T-T.
-
In der am meisten bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Polypeptid oder Protein, das als resorptionsverstärkendes
Mittel fungiert, die Aminosäuresequenz:
- (1) P-L-S-S-I-F-S-R-I-G-D-P
-
Die erfindungsgemäß beschriebenen Polypeptide
oder Proteine, die als resorptionsverstärkende Mittel fungieren, können auch
nicht . natürlich
auftretende Aminosäuren
wie D-Aminosäuren
umfassen.
-
Falls die Substanz, mit der das Peptid
oder Protein, das als resorptionsverstärkendes Mittel fungiert, gekoppelt
werden soll ebenfalls ein Peptid oder Protein ist, kann das resorptionsverstärkende Polypeptid
oder Protein am N- oder C-Terminus oder sowohl am N-, als auch am
C-Terminus der zu koppelnden Substanz vorliegen. In dieser Ausführungsform
kann das Konstrukt rekombinant dadurch hergestellt werden, das eine
für das
resorptionsverstärkende
Polypeptid oder Protein kodierende Nukleinsäure mit der Nukleinsäure, die
für die zu
koppelnde Substanz kodiert, fusioniert wird und die fusionierte
Sequenz z.B. in einer Zelle exprimiert wird.
-
Die Erfindung umfasst auch solche
Nukleinsäuren
und Derivate davon.
-
Erfindungsgemäß kann eine jegliche Substanz,
anorganischer oder organischer Natur, mit einem Mittel gekoppelt
werden, das die Resorption der Substanz durch Haut oder Mucosa verstärkt. Die
Substanz kann als solches resorbiert, schlecht resorbiert oder nicht
resorbiert werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Substanz
um einen pharmazeutischen Wirkstoff, dessen transdermale oder transmucosale
Resorption verbessert werden kann. Der pharmazeutische Wirkstoff
kann tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sein, und ist bevorzugt
eine Reinsubstanz tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, oder kann
synthetischen Ursprungs sein.
-
Ein pharmazeutischer Wirkstoff kann
erfindungsgemäß eine jede
biologisch aktive Substanz umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt ist:
Analgetika, Aminosäuren,
Anorektika, Antibiotika, Antiallergika, Antiarrythmika, Anticholinergika,
Antidepressiva, Antidiabetika, Antidots, Antiepileptika, antiinfektiöse Mittel,
Antihistamine und Histamine, Antihypertonika, Antikoagulanzien,
Antineoplastika, Antiphlogistika, Antipyretika, Antiseptika, Antitumormittel,
Antitussiva (Asthmamittel), Antivirus- und Antikrebsmittel, Betablocker,
Blutfaktoren, Branchodilatoren, Chemotherapeutika, cholesterinsenkende
Mittel, diagnostische Mittel, Enzyme, Fibrinolytika, Gaba-Antagonisten, gastrointestinale
Hormone und Derivate, Geschlechtshormone, Glutamat-Antagonisten, Glycin-Antagonisten,
Hämatopoietika,
Hormone, Hypophysenhormone und Derivate, Hypothalamushormone und
Derivate davon, Kardiotonika, Kortikosteroide und Derivate davon,
Lokalanästhetika,
Mittel gegen Demenz, Narkotika, Nebennierenhormone, Pankreashormone
und Derivate, Parasympathomimetika, Parasympatholytika, Prostaglandine,
Psychopharmaka, Schilddrüsenhormone
und Derivate, Sedativa, Spasmolytika, Sympathomimetika, therapeutische
Mittel . für
Osteoporose, Vaccinen, Vasokonstrikoren, Vasodilatoren und Vitamine
und Ähnliches.
-
Der Wirkstoff kann auch eine Nukleinsäure oder
"Antisense"-Nukleinsäure
oder ein Derivat davon sein.
-
"Antisense"-Moleküle oder "Antisense"-Nukleinsäuren können zur
Regulierung, insbesondere der Reduktion der Expression einer Nukleinsäure verwendet
werden. Der Begriff "Antisense-Molekül" oder "Antisense-Nukleinsäure" betrifft
erfindungsgemäß ein Oligonukleotid,
das ein Oligoribonukleotid, Oligodesoxyribonukleotid, modifiziertes
Oligoribonukleotid oder modifiziertes Oligodesoxyribonukleotid ist
und das unter physiologischen Bedingungen an DNA, die ein bestimmtes
Gen umfasst, oder mRNA dieses Gens hybridisiert, wodurch die Transkription
dieses Gens und/oder die Translation dieser mRNA gehemmt wird. Ein
"Antisense-Molekül"
umfasst erfindungsgemäß auch ein
Konstrukt, das eine Nukleinsäure
oder einen Teil davon in reverser Orientierung in Bezug auf ihren
natürlichen
Promotor enthält.
Ein Antisense-Transkript einer Nukleinsäure oder eines Teils davon
kann eine Duplex mit der natürlich
vorkommenden mRNA, die das Enzym spezifiziert, eingehen und so eine
Akkumulation von oder die Translation der mRNA in das aktive Enzym
verhindern.
-
In bevorzugten Ausführungsformen
ist ein Oligonukleotid ein "modifiziertes" Oligonukleotid. Dabei kann
das Oligonukleotid, um beispielsweise seine Stabilität oder therapeutische
Wirksamkeit zu erhöhen,
auf verschiedenste Art und Weise modifiziert sein, ohne dass seine
Fähigkeit,
an sein Ziel zu binden, beeinträchtigt wird.
Der Begriff "modifiziertes Oligonukleotid" bedeutet erfindungsgemäß ein Oligonukleotid,
bei dem (i) mindestens zwei seiner Nukleotide durch eine synthetische
Internukleosidbindung (d.h. eine Internukleosidbindung, die keine
Phosphodiesterbindung ist) miteinander verknüpft sind und/oder (ii) eine
chemische Gruppe kovalent mit dem Oligonukleotid verbunden ist,
die normalerweise nicht bei Nukleinsäuren auftritt. Bevorzugte synthetische
Internukleosidbindungen sind Phosphorothioate, Alkylphosphonate,
Phosphorodithioate, Phosphatester, Alkylphosphonothioate, Phosphoramidate,
Carbamate, Carbonate, Phosphattriester, Acetamidate, Carboxymethylester
und Peptide.
-
Der Begriff "modifiziertes Oligonukleotid"
umfasst auch Oligonukleotide mit einer kovalent modifizierten Base
und/oder Zucker. "Modifizierte Oligonukleotide" umfassen beispielsweise
Oligonukleotide mit Zuckerresten, die kovalent an organische Gruppen
mit einem geringen Molekulargewicht gebunden sind, die keine Hydroxylgruppe
an der 3'-Position
und keine Phosphatgruppe an der 5'-Position sind. Modifizierte Oligonukleotide
können
beispielsweise einen 2'-O-alkylierten Riboserest oder einen anderen
Zucker anstelle von Ribose wie Arabinose umfassen.
-
Der Wirkstoff kann auch ein Polypeptid
oder Protein oder ein Derivat davon sein. Ferner kann er ein Konjugat
aus mehreren Peptiden oder Proteinen sein, die chemisch oder genetisch
miteinander gekoppelt wurden. Die erfindungsgemäß verwendeten Peptide oder
Proteine können
aus einer natürlichen
Quelle abgeleitet oder rekombinant oder chemisch synthetisierte
Substanzen sein. Die erfindungsgemäß eingesetzten Polypeptide
und Proteine sind vorzugsweise isoliert. Die Begriffe "isoliertes
Protein" oder "isoliertes Polypeptid" bedeuten, dass das Protein
oder Polypeptid von seiner natürlichen
Umgebung getrennt ist. Ein isoliertes Protein oder Polypeptid kann
in einem im wesentlichen aufgereinigten Zustand vorliegen. Der Begriff
"im wesentlichen aufgereinigt" bedeutet, dass das Protein oder Polypeptid
im wesentlichen frei von anderen Substanzen vorliegt, mit denen
es in der Natur oder in vivo vorliegt.
-
Die Polypeptide oder Proteine, die
erfindungsgemäß eingesetzt
werden können,
umfassen in nicht begrenzender Weise Antibiotika, Hämatopoietika,
antiinfektiöse
Mittel, Mittel gegen Demenz, Antivirusmittel, Antitumormittel, Antipyretika,
Analgetika, Antiphlogistika, Antiallergika, Antidepressiva, Psychopharmaka,
Kardiotonika, Antiarrythmika, Vasodilatoren, Antihypertonika, Antidiabetika,
Antikoagulanzien, cholesterinsenkende Mittel, therapeutische Mittel
für Osteoporose,
Hormone, Vaccinen und Ähnliches.
-
Besonders bevorzugte Peptide oder
Proteine umfassen Cytokine, Peptidhormone, Wachstumsfaktoren, Faktoren
des kardiovaskulären
Systems, Faktoren des zentralen und peripheren Nervensystems, Faktoren
des Gastrointestinalsystems, Faktoren des Immunsystems und Enzyme.
-
Besonders bevorzugt sind Lymphokine,
Monokine, hämatopoietische
Faktoren und Ähnliches.
-
Lymphokine umfassen Interferone (z.B. α-, β- und γ-Interferon),
Interleukine (z.B. Interleukin 2-11) und Ähnliches.
-
"Interferon" ist ein Begriff, der
im Allgemeinen eine Gruppe von Glykoproteinen und Proteinen aus
Vertebraten umfasst, die bekanntlich verschiedene biologische Aktivitäten wie
antivirale, antiproliferative und immunmodulierende Aktivitäten aufweisen.
Interferone sind sekretorische Proteine, die in zwei verschiedene Subtypen
unterteilt werden können.
-
Zu den Typ I Interferonen zählen insbesondere
die Mitglieder der Interferon-α-Multigenfamilie (es
existieren ca. 14-20 verschiedene IFN-α-Moleküle), IFN-τ (auch Trophoblast-IFN genannt),
sowie IFN-β und IFN-ω. Die Typ
I IFN-Gene liegen als „cluster"
auf dem kurzen Arm des Chromosoms 9.
-
Während
IFN-α und
IFN-ω bevorzugt
von Zellen des hämatopoietischen
Systems gebildet werden, wird IFN-β von nicht-hämatopoietischen Zellen, insbesondere
Fibroblasten gebildet. Bei IFN-β handelt
es sich um ein Glykoprotein (N-Glykosylierung), während die
meisten humanen IFN-α-Subspecies
keine N-Glykosylierung aufweisen. In der aktiven Form bilden IFN-α wie auch
IFN-β Dimere.
-
Im Unterschied zu den Intron-freien
IFN-Type I-Genen enthält
das huIFN-γ-Gen
drei Introns. IFN-γ gehört zu den
Typ II Interferonen. Es handelt sich bei IFN-γ um ein Glykoprotein, das in
der aktiven Form ebenfalls als Dimer vorliegt. IFN-γ wird insbesondere
in CD4+ T-Helferzellen und in nahezu allen CD8+ Zellen gebildet. Trotz
einer großen
funktionellen Ähnlichkeit
besteht keine strukturelle Ähnlichkeit
zwischen Typ I und Typ II Interferonen.
-
Interferone sind wichtige Pharmazeutika
zur Therapie von z.B, viralen Erkrankungen, Tumorerkrankungen und
Immundefekten. Die systemische Applikation erfolgt in der Regel
intravenös,
subkutan oder intramuskulär.
Darüber
hinaus gibt es auch die lokale Applikationsformen (z.B. intratumorale
Injektion). Neben der fehlenden Resorbierbarkeit schränkt im Falle
von IFN-γ auch
die teilweise Säurelabilität des Moleküls eine
orale Anwendung ein.
-
Monokine umfassen erfindungsgemäß Interleukin-1,
Tumornekrosefaktoren (z.B. TNF-α und
-β), LIF und Ähnliches.
-
Hämatopoietische
Faktoren umfassen erfindungsgemäß beispielsweise
Erythropoietin, Granulozytenkolonie-stimulierender Faktor (G-CSF),
Granulozyten-Makrophagenstimulierender Faktor (GM-CSF) und Makrophagen-Kolonie-stimulierender
Faktor (M-CSF).
-
Peptidhormone umfassen beispielsweise
Insulin, Glucagon, Wachstumshormon, luteinisierendes Hormon-freisetzendes
Hormon (LH-RH), Adrenokortikotropin (ACTH), Amylin, Oxitozin, luteinisierendes
Hormon und Ähnliches.
-
Wachstumsfaktoren umfassen erfindungsgemäß beispielsweise
Nervenwachstumsfaktor (NGF), Epidermiswachstumsfaktor (EGF), Fibroblastenwachstumsfaktor
(FGF), insulinähnlicher
Wachstumsfaktor (IGF), transformierender Wachstumsfaktor (TGF},
von Blutplättchen
abgeleiteter Wachstumsfaktor (PDGF), Hämatozytenwachstumsfaktor (HGF)
und Ähnliches.
-
Faktoren des kardiovaskulären Systems
sind beispielsweise Faktoren, die den Blutdruck, Arterosklerose
und Ähnliches
regulieren wie Endotheline, Endothelinhemmer, Endothelin-Antagonisten, Vasopressin, Renin,
Angiotensin und Ähnliches.
-
Faktoren, des zentralen oder peripheren
Nervensystems, sind beispielsweise Opioidpeptide (z.B. Enkephaline,
Endorphine, Kytorphine), neutrotrophischer Faktor (NTF), Tyroidhormon-freisetzendes
Hormon (TRH), Neurotensin und Ähnliches.
-
Faktoren des Gastrointestinalsystems
sind beispielsweise Sekretin und Gastrin.
-
Faktoren des Immunsystems sind beispielsweise
Faktoren, die Entzündungen
und Neoplasmen steuern und Faktoren, die infektiöse Mikroorganismen angreifen,
wie Antikörper,
chemotaktische Peptide oder Bradykinine.
-
Ein Antikörper kann ein monoklonaler
Antikörper
sein. In weiteren Ausführungsformen
ist der Antikörper
ein chimärer
oder humanisierter Antikörper,
ein Fragment eines natürlichen
Antikörpers,
oder ein synthetischer Antikörper,
die durch kombinatorische Techniken hergestellt werden können.
-
Die vorstehend beschriebenen Antikörper und
andere Bindemoleküle
können
beispielsweise für
die Identifizierung von Gewebe verwendet werden. Antikörper können auch
an spezifische diagnostische Stoffe für eine Darstellung von Zellen
und Geweben gekoppelt werden. Sie können ferner an therapeutisch
nützliche Stoffe
gekoppelt werden. Diagnostische Stoffe umfassen in nicht begrenzender
Weise Bariumsulfat, Iocetaminsäure,
Iopansäure,
Calcium-Ipodat, Natrium-Diatrizoat, Meglumin-Diatrizoat, Metrizamid,
Natrium-Tyropanoat und Radiodiagnostika, einschließlich Positronen-Emitter
wie Fluorin-18 und
Carbon-11, gamma-Emitter wie Iodin-123, Technetium-99-m, Iod-131
und Indium-111,
Nuklide für
magnetische Kernresonanz wie Fluorin und Gadolinium.
-
Der Begriff "therapeutisch nützlicher
Stoff' meint erfindungsgemäß jedes
therapeutisch verwendbare Molekül,
einschließlich
Antikrebsmittel, mit radioaktivem Iod versehene Verbindungen, Toxine,
cytostatische oder cytolytische Arzneistoffe, usw. Antikrebsmittel
umfassen beispielsweise Aminoglutethimid, Azathioprin, Bleomycinsulfat,
Busulfan, Carmustin, Chlorambucil, Cisplatin, Cyclophosphamid, Cyclosporin,
Cytarabidin, Dacarbazin, Dactinomycin, Daunorubin, Doxorubicin,
Taxol, Etoposid, Fluoruracil, Interferon-α, Lomustin, Mercaptopurin, Methotrexat,
Mitotan, Procarbazin-HCl, Thioguanin, Vinblastinsulfat und Vincristinsulfat.
Weitere Antikrebsmittel sind beispielsweise in Goodman und Gilman,
"The Pharmacological Basis of Therapeutics", B. Auflage, 1990, McGraw-Hill,
Inc., insbesondere Kapitel 52 (Antineoplastic Agents (Paul Calabresi
und Bruce A. Chabner)) beschrieben. Toxine können Proteine wie Pokeweedantivirales
Protein, Choleratoxin, Pertussistoxin, Ricin, Gelonin, Abrin, Diphtherie-Exotoxin oder Pseudomonas-Exotoxin
sein. Toxinreste können
auch Hochenergieemittierende Radionuklide wie Kobalt-60 sein.
-
In einer weiteren Ausführungsform
wird das Mittel, das die Resorption einer Substanz durch die Haut oder
Mucosa verstärkt,
mit einem Partikel, vorzugsweise einem von einem Virus abgeleiteten
Partikel (Virus-ähnliches
Partikel), das vorzugsweise gezielt an Zellen binden und in diese
eine Nukleinsäure
einbringen kann, gekoppelt oder damit beladen. Das Partikel enthält eine
Substanz wie vorstehend beschrieben, insbesondere eine Nukleinsäure oder
ein Peptid oder Protein, die von der Haut oder Mucosa resorbiert
werden soll. Solche Partikel sind beispielsweise in der WO-A-00/46376
beschrieben. Die Partikel umfassen vorzugsweise: (a) eine Proteinhülle, die
vorzugsweise als Fusionsmolekül
ein virales Protein, ein resorptionsverstärkendes Mittel, vorzugsweise
ein Peptid oder Protein, und gegebenenfalls eine heterologe zellspezifische
Bindungsstelle umfasst, und (b) eine in der Proteinhülle vorliegende
Nukleinsäure,
die Sequenzen für
ein Virus-spezifisches Verpackungssignal und ein Struktur-Gen aufweist.
Der Ausdruck "Virus" umfasst DNA- und
RNA-Viren, insbesondere Adenoviren, Adeno-assoziierte Viren, Vacciniaviren,
Baculoviren, Hepatitis C-Viren, Hepatitis A-Viren, Influenzaviren
und Hepadna-Viren. Beispiele letzterer sind HBV, WHV ("woodchuck
hepatitis virus"), GSHV ("ground squirrel hepatitis virus"), RBSHV
("red-bellied squirrel hepatitis virus"), DHV ("Pekin duck hepatitis
virus") und HHV ("heron hepatitis virus"), wobei HBV bevorzugt ist.
Der Ausdruck "Strukturgen" umfasst jedes Gen, das für ein Polypeptid
oder Protein kodiert, wie die vorstehend beschriebenen Polypeptide
und Proteine.
-
Ein erfindungsgemäßes Partikel kann durch übliche Verfahren
hergestellt werden.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Unter dem Begriff Resorption wird
erfindungsgemäß die Aufnahme
von Stoffen von der Körperoberfläche verstanden.
Die Resorption umfasst insbesondere eine Resorption über die
Haut (d.h. transdermal, perkutan) oder über Mucosa (Schleimhaut) (d.h.
transmucosal) vorzugsweise in Blut- oder Lymphbahnen, von wo aus
die Verteilung in den gesamten Organismus erfolgen kann. Die Resorption
kann über
den passiven Mechanismus der Diffusion aber auch über aktive
Transportmechanismen erfolgen.
-
Der Begriff "Verstärkung" betrifft
eine Erhöhung,
Steigerung oder Verbesserung gegenüber einem vorherigen Zustand.
So betrifft zum Beispiel der Begriff "Verstärkung der Resorption" eine
Erhöhung
der Resorption, d.h. eine größere Menge
eines Stoffs wird in einem bestimmten Zeitraum resorbiert, insbesondere
dadurch, dass die Geschwindigkeit, bei der ein Stoff eine Körperbarriere
wie Haut und Schleimhaut durchdringt, erhöht wird.
-
Dies kann den Fall betreffen, dass
ein Stoff ursprünglich
nicht in der Lage war, resorbiert zu werden, und der Stoff nach
der "Verstärkung
der Resorption" in der Lage ist, resorbiert zu werden. Es kann auch
den Fall betreffen, dass ein Stoff ursprünglich schon resorbiert werden
konnte, jedoch die Fähigkeit
des Stoffs, resorbiert zu werden, nach der "Verstärkung der
Resorption" gesteigert ist.
-
Der Begriff "Substanz, die schlecht
resorbiert wird" bedeutet, dass die Substanz nicht oder nur gering resorbiert
wird und somit bei einer gewöhnlichen
Dosismenge keine therapeutisch wirksame Konzentration bereitstellt.
-
Die Begriffe "Verstärkung der
Bioverfügbarkeit"
und "Verstärkung
der Permeabilität"
sind in entsprechender Weise auszulegen.
-
Der Begriff "Permeabilität" betrifft
die Eigenschaft, z.B. von Haut und Schleimhaut, einen Stoff durchtreten
zu lassen. Der Begriff "Permeationsfähigkeit" betrifft die Fähigkeit
einer Substanz, eine solche Barriere zu durchtreten.
-
"Transdermales oder transmucosales
Präparat"
bezeichnet erfindungsgemäß eine Substanz,
insbesondere einen pharmazeutischen Wirkstoff, die ursprünglich nicht
oder schlecht von Haut oder Mucosa resorbiert wurde, jedoch so verändert wurde,
dass sie von der Haut oder Mucosa resorbiert wird und daher für eine Verabreichung
an die Haut oder Mucosa geeignet ist.
-
"Mucosa" oder "Schleimhaut" kann
erfindungsgemäß eine jegliche
Schleimhaut eines Säugers
sein.
-
Beispiele von Schleimhäuten umfassen
erfindungsgemäß die Schleimhaut
des Gastrointestinaltrakts (z.B. Darmschleimhaut, Magenschleimhaut),
Augenschleimhaut, Nasenschleimhaut, Tracheal-/Bronchial-/Lungenschleimhaut,
Schleimhaut der Mundhöhle,
des Rektums, des Genitaltrakts, der Vagina, des Harnleiters und Ähnliches.
-
Vorzugsweise ist die Schleimhaut
eine Schleimhaut der Nase, des Mundes oder des Gastrointestinaltrakts.
-
"Transdermale Verabreichung" oder
"transmucosale Verabreichung" bedeutet eine Bereitstellung über die
Haut oder Mucosa.
-
Resorptionsverstärker im Sinne der vorliegenden
Erfindung sind solche Stoffe oder Präparate, welche den Transport
anderer Stoffe über
Barrieren und Konstriktionen, insbesondere Permeationshindernisse
fördern.
Zu den Permeationshindernissen zählen
insbesondere menschliche und tierische Hautschichten, insbesondere
Dermis und Mucosa.
-
Eine Nukleinsäure ist erfindungsgemäß vorzugsweise
Desoxyribonukleinsäure
(DNA) oder Ribonukleinsäure
(RNA). Nukleinsäuren
umfassen erfindungsgemäß genomische
DNA, cDNA, mRNA, rekombinant hergestellte und chemisch synthetisierte
Moleküle.
Eine Nukleinsäure
kann erfindungsgemäß als einzelsträngiges oder
doppelsträngiges
und lineares oder kovalent kreisförmig geschlossenes Molekül vorliegen.
-
Mit "Derivat" einer Nukleinsäure ist
erfindungsgemäß gemeint,
dass einzelne oder multiple Nukleotidsubstitution, -deletion und/oder
-addition in der Nukleinsäure
vorliegen. Weiterhin umfasst der Begriff "Derivat" auch eine chemische
Derivatisierung einer Nukleinsäure
an einer Nukleotidbase, am Zucker oder am Phosphat. Der Begriff
"Derivat" umfasst auch Nukleinsäuren,
die nicht in der Natur vorkommende Nukleotide und Nukleotidanaloga
enthalten.
-
Die erfindungsgemäß beschriebenen Nukleinsäuren sind
vorzugsweise isoliert. Der Begriff "isolierte Nukleinsäure" bedeutet
erfindungsgemäß, dass
die Nukleinsäure
(i) in vitro amplifiziert wurde, zum Beispiel durch Polymerase-Kettenreaktion
(PCR), (ii) rekombinant durch Klonierung produziert wurde, (iii)
gereinigt wurde, zum Beispiel durch Spaltung und gelelektrophoretische
Auftrennung, oder (iv) synthetisiert wurde, zum Beispiel durch chemische
Synthese. Eine isolierte Nukleinsäure ist eine Nukleinsäure, die
füir eine
Manipulierung durch rekombinante DNA-Techniken zur Verfügung steht.
-
Der Begriff "Expression" wird erfindungsgemäß in seiner
allgemeinsten Bedeutung verwendet und umfasst die Produktion von
RNA oder von RNA und Protein. Er umfasst auch eine teilweise Expression
von Nukleinsäuren.
Des weiteren kann die Expression transient oder stabil erfolgen..
-
Der Begriff "von einer Aminosäuresequenz
abgeleitete Sequenz" betrifft erfindungsgemäß Derivate der ersteren Sequenz.
-
"Derivate" eines Proteins oder Polypeptids
oder einer Aminosäuresequenz
im Sinne dieser Erfindung umfassen Aminosäure-Insertionsvarianten, Aminosäure-Deeetionsvaranten
und/oder Aminosäure-Substitutionsvarianten.
-
Aminosäure-Insertionsvarianten umfassen
amino- und/oder carboxyterminale Fusionen, sowie Insertionen von
einzelnen oder mehreren Aminosäuren
in einer bestimmten Aminosäuresequenz.
Bei Aminosäure-Sequenzvarianten
mit einer Insertion werden ein oder mehrere Aminosäurereste
in eine vorbestimmte Stelle in einer Aminosäuresequenz eingebracht, obwohl
eine zufällige
Insertion mit geeignetem Screening des resultierenden Produkts auch
möglich
ist. Aminosäure-Deletionsvarianten
sind durch das Entfernen von einer oder mehreren Aminosäuren aus
der Sequenz charakterisiert. Aminosäure-Substitutionsvarianten zeichnen sich
dadurch aus, dass wenigstens ein Rest in der Sequenz entfernt und
ein anderer Rest an dessen Stelle eingefügt wird. Vorzugsweise befinden
sich die Modifikationen an Positionen in der Aminosäuresequenz,
die zwischen homologen Proteinen oder Polypeptiden nicht konserviert
sind. Vorzugsweise werden Aminosäuren durch
andere mit ähnlichen
Eigenschaften ersetzt, wie Hydrophobizität, Hydrophilizität, Elektronegativität, Volumen
der Seitenkette und ähnliches
(konservative Substitution). Konservative Substitutionen betreffen
beispielsweise den Austausch einer Aminosäure durch eine andere, nachstehend
in derselben Gruppe wie die substituierte Aminosäure aufgeführte Aminosäure:
- 1. kleine aliphatische,
nicht-polare oder leicht-polare Reste: Ala, Ser, Thr (Pro, Gly)
- 2. negativ geladene Reste und ihre Amide: Asn, Asp, Glu, Gln
- 3. positiv geladene Reste: His, Arg, Lys
- 4. große
aliphatische, nicht-polare Reste: Met, Leu, Ile, Val (Cys)
- 5. große
aromatische Reste: Phe, Tyr, Trp.
-
Drei Reste sind aufgrund ihrer besonderen
Rolle für
die Proteinarchitektur in Klammern gesetzt. Gly ist der einzige
Rest ohne eine Seitenkette und verleiht der Kette somit Flexibilität. Pro besitzt
eine ungewöhnliche
Geometrie, die die Kette stark einschränkt. Cys kann eine Disulfidbrücke bilden.
-
Die oben beschriebenen Aminosäure-Varianten
können
leicht mit Hilfe von bekannten Peptidsynthesetechniken wie z.B.
durch "Solid Phase Synthesis" (Merrifield, 1964) und ähnliche
Verfahren oder durch rekombinante DNA-Manipulation hergestellt werden.
Techniken, um Substitutionsmutationen an vorbestimmten Stellen in
DNA einzubringen, die eine bekannte oder teilweise bekannte Sequenz
besitzt, sind gut bekannt und umfassen z.B. M13-Mutagenese. Die
Manipulation von DNA-Sequenzen zur Herstellung von Proteinen mit Substitutionen,
Insertionen oder Deletionen ist z.B. in Sambrook et. al. (1989)
ausführlich
beschrieben.
-
"Derivate" von Proteinen oder Polypeptiden
umfassen erfindungsgemäß auch einzelne
oder multiple Substitutionen, Deletionen und/oder Additionen jeglicher
Moleküle,
die mit dem Enzym assoziiert sind, wie Kohlenhydrate, Lipide und/oder
Proteine oder Polypeptide.
-
Ferner erstreckt sich der Begriff
"Derivat" auch auf alle funktionellen chemischen Äquivalente
der Proteine oder Polypeptide.
-
Ein Teil oder Fragment eines Polypeptids
oder Proteins weist erfindungsgemäß eine funktionelle Eigenschaft
des Polypeptids oder Proteins auf, aus dem es abgeleitet ist. Solche
funktionellen Eigenschaften umfassen die Interaktion mit anderen
Molekülen
wie Antikörpern,
Polypeptiden oder Proteinen, die selektive Bindung von Nukleinsäuren und
eine enzymatische Aktivität.
Vorzugsweise umfasst ein Teil oder Fragment eines Peptids oder Proteins
erfindungsgemäß eine Sequenz
von mindestens 6, insbesondere mindestens 8, mindestens 10, mindestens
12, mindestens 15, mindestens 20, mindestens 30 oder mindestens
50 aufeinanderfolgenden Aminosäuren
aus dem Peptid oder Protein.
-
Die Begriffe "pharmazeutischer Wirkstoff',
"pharmazeutisch wirksame Substanz" oder "pharmazeutisch wirksam"
betreffen erfindungsgemäß jedes
in der Therapie oder Diagnose einsetzbare Mittel. Das Mittel ist
insbesondere jedes therapeutische oder prophylaktische Mittel, das
bei der Behandlung (einschließlich
Prävention,
Linderung oder Heilung) einer Erkrankung, von Beschwerden oder einer
Verletzung eines Patienten eingesetzt werden kann und die gewünschte biologische
oder pharmakologische Wirkung aufweist.
-
Der pharmazeutische Wirkstoff kann
auch ein Arzneimittelvorläufer
sein, der vor, während
oder nach einer Penetration des Wirkstoffs durch die Haut oder Mucosa
aktivierbar ist.
-
Der Begriff "Arzneimittelvorläufer" betrifft
ein Mittel, das inaktiv ist, jedoch in eine aktive Form über eine enzymatische,
chemische oder physikalische Aktivierung umwandelbar ist.
-
Pharmazeutische Zusammensetzungen
können
in an sich bekannter Weise hergestellt werden und enthalten gewöhnlich geeignete
pharmazeutisch verträgliche
Hilfs- und Trägerstoffe.
-
Der Begriff "pharmazeutisch verträglich" betrifft
einen Stoff, der keine signifikante Reizung oder Toxizität bei dem
behandelten Patienten hervorruft und die biologische Aktivität und Eigenschaften
des wirksamen Bestandteils nicht aushebt oder damit wechselwirkt.
Der Begriff "Trägerstoff"
betrifft erfindungsgemäß einen oder
mehrere kompatible feste oder flüssige
Füllstoffe,
Verdünnungsmittel
oder Kapselsubstanzen, die für
eine Verabreichung an einen Menschen geeignet sind. Der Begriff
"Träger"
betrifft einen organischen oder anorganischen Bestandteil, natürlicher
oder synthetischer Natur, in dem der aktive Bestandteil kombiniert
wird, um eine Anwendung zu erleichtern. Die Bestandteile der erfindungsgemäßen pharmazeutischen
Zusammensetzung sind gewöhnlich
derart, dass keine Interaktion auftritt, die die gewünschte pharmazeutische
Wirksamkeit wesentlich beeinträchtigt.
-
Beispiele für Hilfs- und Trägerstoffe
sind Acryl- und Methacrylderivate, Alginsäure, Sorbinsäurederivate
wie Alpha-octadecyl-omegahydroxypoly-(oxyethylen)-5-sorbinsäure, Aminosäuren und
deren Derivate, insbesondere Aminverbindungen wie Cholin, Lecithin
und Phosphatidylcholin, Gummi arabicum, Aromastoffe, Ascorbinsäure, Carbonate
wie beispielsweise Natrium-, Kalium-, Magnesium- und Calciumcarbonat
und – hydrogencarbonat,
Hydrogenphosphate und Phosphate von Natrium, Kalium, Calcium und
Magnesium, Carmellosenatrium, Dimeticon, Farbstoffe, Geschmacksstoffe,
Puffersubstanzen, Konservierungsmittel, Verdickungsmittel, Weichmacher,
Gelatine, Glucosesirupe, hochdisperses Siliziumdioxid, Hydromellose,
Benzoate, insbesondere Natrium- und Kaliumbenzoat, Macrogol, Magnesiumoxid,
Fettsäuren
und deren Derivate und Salze wie Stearinsäure und Stearate, insbesondere
Magnesium- und Calciumstearat, Fettsäureester sowie Mono- und Diglyceride
von Speisefettsäuren,
natürliche
und künstliche
Wachse wie Bienenwachs, gelbes Wachs und Montanglycolwachs, Chloride,
insbesondere Natriumchlorid, Polyvidon, Polyethylenglykole, Polyvinylpyrrolidon,
Povidon, Öle
wie Rizinusöl,
Sojaöl,
Cocosnussöl,
Palmkernöl,
Zucker und Zuckerderivate, insbesondere Mono- und Disaccharide wie
Glucose, Fructose, Mannose, Galactose, Lactose, Maltose, Xylose,
Saccharose, Dextrose und Cellulose und deren Derivate, Schellack,
Stärke
und Stärkederivate,
insbesondere Maisstärke, Talkum,
Titandioxid, Weinsäure,
Zuckeralkohole wie Mannit, Sorbit und Xylit und deren Derivate,
und Mischungen derselben.
-
Da eine Vielzahl proteolytischer
Enzyme in der Mucosa und in ihrer Umgebung auftritt, kann ein Protease-Inhibitor
in die erfindungsgemäße Zusammensetzung
eingebaut werden; um einen Abbau eines Peptid- oder
Proteinwirkstoffs zu vermeiden und dadurch die Bioverfügbarkeit
zu erhöhen.
Beispiele für
Protease-Inhibitoren umfassen in nichtbegrenzender Weise Aprotinin,
Leupepsin, Pepstatin, α2-Makroglobulin
und Trypsin-Inhibitor.
Diese Inhibitoren können
alleine oder in Kombination verwendet werden.
-
Die erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzungen
können
mit einer oder mehreren Beschichtungen versehen sein. Vorzugsweise
sind die festen oralen Darreichungsformen mit einer magensaftresistenten
Beschichtung versehen oder liegen in Form einer magensaftresistenten,
gehärteten
Weichgelatinekapsel vor.
-
Die Dosierungsformen können Materialien
umfassen, die die pharmazeutisch wirksame Substanz in einem spezifischen
Abschnitt des Gastrointestinaltrakts freisetzen, wodurch eine stellengerichtete
Bereitstellung verstärkt
wird.
-
Die hier beschriebenen Zusammensetzungen
können
auch als Formulierung mit einer verzögerten Freisetzung verabreicht
werden (d.h. eine Formulierung, die eine langsame Freisetzung des
Arzneimittels nach einer Verabreichung bewirkt). Solche Formulierungen
mit verzögerter
Freisetzung sind bekannt.
-
Die pharmazeutischen Zusammensetzungen
können
erfindungsgemäß für eine Verabreichung
auf irgendeinem transdermalen oder transmucoslen Weg formuliert
sein, einschließlich
z.B. für
eine topische, orale, enterale, intrakraniale, sublinguale, nasale,
buccale, vaginale oder urethrale Verabreichung. Besonders bevorzugt
sind enterale, noch stärker
bevorzugt orale Darreichungsformen, insbesondere magensaftresistente
Formulierungen und retardierte Formulierungen oraler Formen. Möglich sind
aber auch rektale Arzneiformen wie Zäpfchen, vaginale Arzneiformen
wie Suppositorien, sowie nasal anwendbare Zubereitungen wie Nasensprays.
-
Die pharmazeutischen Formulierungen
liegen beispielsweise in Form von Tabletten, Suppositorien, Pastillen,
Dragees, Tropfen, Lösungen,
Suspensionen, Emulsionen, Gelen, Filmen, Säften, Sirupen, Nasensprays,
Vaginalzäpfchen
oder -tabletten, Kapseln,. Granulaten, Pellets, Mikrotabletten,
Pulvern, Rektalzäpfchen,
Rektalkapseln, Aerosolen oder Sprays vor. Besonders bevorzugt sind
Hart- oder Weichgelatinekapseln, gegebenenfalls mit magensaftresistenter
Beschichtung, ganz besonders bevorzugt sind gehärtete Weichgelatinekapseln.
-
Die pharmazeutische Zusammensetzung
kann erfindungsgemäß eine indirekte
Dosisform sein wie eine orale Formulierung für eine Verabreichung an die
Magen- oder Darmschleimhaut. Die Zusammensetzung kann jedoch auch
direkt an eine Schleimhaut verabreicht werden.
-
Die pharmazeutischen Zusammensetzungen
sind erfindungsgemäß vorzugsweise
oral verabreichbare Medikamente für eine Resorption im Gastrointestinaltrakt.
-
Der Begriff "Patient" bedeutet erfindungsgemäß Mensch,
nicht menschlicher Primat oder ein anderes Tier, insbesondere Säugetier
wie Kuh, Pferd, Schwein, Schaf, Ziege, Hund, Katze oder Nagetier
wie Maus und Ratte. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Patient ein Mensch.
-
Die erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzungen
sind vorzugsweise steril und werden in wirksamen Mengen verabreicht.
Eine "wirksame Menge" betrifft die Menge, die alleine oder zusammen mit
weiteren Dosen eine gewünschte
Reaktion oder eine gewünschte
physiologische Wirkung erzielt. Im Fall einer Behandlung einer bestimmten
Erkrankung oder eines bestimmten Zustands betrifft die gewünschte Reaktion
die Hemmung des Krankheitsverlaufs. Dies umfasst die Verlangsamung
des Fortschreitens der Erkrankung und insbesondere eine Unterbrechung
des Fortschreitens der Erkrankung. Die gewünschte Reaktion bei einer Behandlung
einer Krankheit oder eines Zustands kann auch die Verzögerung des
Ausbruchs oder eine Verhinderung des Ausbruchs der Krankheit oder
des Zustands sein.
-
Die wirksame Menge kann gemäß der Aktivität des spezifischen
pharmazeutischen Wirkstoffs und seiner therapeutisch wirksamen Dosis
ausgewählt
werden. Jedoch ist bevorzugt, eine etwas größere Menge als die gewünschte Dosis
einzubauen, da die Bioverfügbarkeit
einer jeglichen aktiven Substanz niemals 100% betragen kann, d.h.
die verabreichte Dosis wird nicht vollständig resorbiert. Beispielsweise
werden physiologisch aktive Peptide oder Proteine durch Verdauungssäfte im Gastrointestinaltrakt
abgebaut oder durch Enzyme im Gastrointestinaltrakt hydrolysiert.
-
Eine wirksame Menge einer pharmazeutischen
Zusammensetzung wird auch durch Faktoren wie dem zu behandelnden
Zustand des Patienten, der Schwere der Erkrankung, den individuellen
Parametern des Patienten, einschließlich Alter, physiologischer
Zustand, Größe und Gewicht,
der Dauer der Behandlung, der Art einer begleitenden Therapie (falls
vorhanden), dem spezifischen Verabreichungsweg, dem gewünschten
Verabreichungszeitraum und ähnlichen
Faktoren abhängen.
-
Für
den Fall, dass eine Reaktion bei einem Patienten bei einer anfänglichen
Dosis unzureichend ist, können
höhere
Dosen (oder effektiv höhere
Dosen, die durch einen anderen, stärker lokalisierten Verabreichungsweg
erzielt werden) eingesetzt werden.
-
Die vorliegende Erfindung wird durch
die nachstehenden Beispiele ausführlich
beschrieben, die ausschließlich
der Erläuterung
dienen und nicht begrenzend zu verstehen sind. Dem Fachmann sind
aufgrund der Beschreibung und der Beispiele weitere Ausführungsformen
zugänglich,
die ebenfalls erfindungsgemäß umfasst
sind.
-
Beispiele:
-
Beispiel 1: Herstellung
und Verwendung von Proteinexpressionskonstrukten
-
a. Klonierung
-
Es wurden pQe8-Expressionsvektoren
hergestellt, die für
IFN-β in
Fusion mit der Sequenz P-L-S-S-I-F-S-R-I-G-D-P (TLM) am 5'- bzw.
3'-Ende kodierten. Für
Kontrollexperimente wurden die entsprechenden Konstrukte ohne TLM
hergestellt. Die Identität
dieser Konstrukte wurde durch Sequenzierung sichergestellt. Ausgehend
von dem Konstrukt pCI-effNb.mv das eine huIFN-β spezifische cDNA enthält, wurden
mittels PCR cDNAs amplifiziert, die für IFN-β-spezifische Fusionsproteine
kodieren, welche N- oder C-terminal die TLM-Sequenz umfassen. Die
fw-Primer wiesen
an ihrem 5'-Ende eine BamHI-spezifische Schnittstelle und am 3'-Ende
eine HindIII-spezifische Schnittstelle auf. Im Einzelnen wurden
folgende Primer verwendet:
- A) ggg aag ctt tca
agg gtc ccc aat cct cga gaa gat tga cga taa ggg gtt tcg gag gta
acc tgt aag
- B) ggg aag ctt tca gtt tcg gag gta acc tgt
- C) ggg gga tcc atg agc tac aac ttg ctt gga
- sD) ggg gga tcc ccc tta tcg tca atc ttc tcg agg att ggg gac
cct atg agc tac aac ttg ctt gga
-
Durch Kombination der Primer D/B
wurde eine cDNA amplifiziert, welche die für das TLM kodierende Sequenz
am 5'-Ende beinhaltet. Durch Kombination der Primer C/A wurde eine
Sequenz amplifiziert, welche die TLM-spezifische Sequenz am 3'-Ende
beinhaltet.
-
Für
Kontrollexperimente wurde die IFN-β-spezische cDNA ohne 5'- oder
3'-spezifische Extensionen durch Kombination der Primer C/B amplifiziert.
-
Die jeweiligen PCR-Produkte wurden
mittels "PCR-purification spin colums" gemäß den Anweisungen des Herstellers
(Quiagen) gereinigt, BamHI/HindIII gespalten und erneut gereinigt.
Die so restringierten Fragmente wurden in den BamHI/HindIII gespaltenen
und dephosphorylierten bakteriellen Expressionsvector pQe8 (Quiagen)
ligiert. Der Vektor pQe8 enthält
die für
einen aminoterminalen hexa-His-Tag kodierende Sequenz, so dass sämtliche
IFN-β-spezifischen
Proteine als hexa-His-Fusionsproeine gebildet wurden.
-
Der Ligationsansatz wurde zur Transformation
kompetenter Bakterien (DHSα)
verwendet. Die auf dem Plasmid pQe8 kodierte Amp-Resistenz erlaubte
eine Selektion auf Amp-haltigen
Medien.
-
Aus den unter diesen Bedingungen
wachsenden Klonen wurde Plasmid-DNA isoliert und mittels BamHI/HindIII-Restriktion
analysiert. Positive Klone wurden anschließend mittels Sequenzierung
charakterisiert.
-
b. Expression
-
Die Induktion der Bildung IFN-β-spezifischer
Fusionsproteine erfolgte wie folgt: 900 ml Amp-haltiges LB-Medium
(cAmP 100mg/l) wurden mit 100 ml einer stationär gewachsenen
Vorkultur angeimpft und bei 37°C bis
zu einer OD600 von 0.8 vermehrt. Die Induktion
der Genexpression erfolgte durch Zusatz von IPTG zu einer Endkonzentration
von 1 mM (Die Expression von Genen, die in pQe8 inseriert sind,
erfolgt unter der Kontrolle des lac-Repressors). Das Abernten erfolgte
2-3h nach Beginn der Induktion.
-
Beispiel 2: Proteinisolierung
-
Das in PBS zweifach gewaschene Bakterienpellet
wurde in 50 mM NaH2P O4/300 mM NaCl/8 mM Imidazol, pH 8.0 resuspendiert
(native Aufreinigung) und die Bakterien mittels Ultraschall aufgeschlossen. Nicht-aufgeschlossene
Bakterien, sowie Bakterientrümmer
wurden durch Zentrifugation sedimentiert.
-
Der Überstand wurde auf eine mit
50 mMNaH2PO4/300
mM NaCl/8 mM Imidazol, pH 8.0 äquilibrierte Ni-NTA-Agarose-Säule geladen
(Ni-NTA-Agarose ermöglicht
die affinitätschromatographische
Aufreinigung hexa-His-getagter Proteine). Das Beladen der Säule erfolgte
bei einer Flussrate von 1 ml/min.
-
Nach dem Beladen der Säule und
dem Auswaschen ungebundener Proteine erfolgte die Elution schwach
gebundener Proteine mittels eines Puffers mit 50 mMNaH2P O4/300 mM NaCl/20mM
Imidazol, pH 8.0. Die Elution der spezifisch gebundenen hexa-His-getagten
IFN-β Fusionsproteine
erfolgte durch einen linearen Gradienten zwischen einem Puffer mit
50 mM NaH2P O4/300 mM NaCl/20 mM Imidazol, pH 8.0 und
einem Puffer mit 50 mM NaH2P O4/300 mM NaCl/250 mM Imidazol, pH 8.0. Die
Detektion eluierter Proteine erfolgte durch simultane Detektion
der Absorption bei 215, 260 und 280 nm. Das Eluat wurde in Fraktionen
zu 1 ml gesammelt.
-
Die Isolierung erfolgte unter Verwendung
eines AEKTA-Explorer- bzw. AEKTA-Purifier-Systems.
-
Zur weiteren Reinigung wurde in Einzelfällen unter
Verwendung einer RP18-Säule
noch eine "reversed phase"-Chromatographie durchgeführt. Dazu
wurde das Eluat der Ni-NTA-Säule 1:5
mit dem Laufpuffer der RP-Säule
(0.1% TFA in H2O) verdünnt und auf die Säule geladen.
Die Elution erfolgte mittels eines linearen Gradienten zwischen
0.1/TFA in H2O und 80% Acetontril/H2O.
-
Analyse der Proteine:
-
Die Reinheit der so isolierten Proteine
wurde mittels SDS-PAGE nach Laemmli analysiert. Die Gele wurden
mittels Coomassie gefärbt
oder einer Silberfärbung
(nach Heukeshoven/Dernick) unterzogen.
-
Die Identität der nachgewiesenen Proteinbanden
mit IFN-β wurde
mittels Western-Blottings
nachgewiesen. Der Transfer der Proteine auf eine PVDF-Membran erfolgte
mittels Elektroblottings nach dem semi-dry-Verfahren (Kyshe/Andersen).
Zur Markierung des transferierten IFN-β-spezifischen Proteins diente
ein IFN-β-spezifisches
Schafserum. Der Nachweis erfolgte fluorographisch mittels eines
Peroxidase-konjugierten Sekundärantikörpers unter
Verwednung des ECL-Systems (Amersham).
-
Es konnte so mit über 95% Reinheit IFN-β bzw. TLM-IFN-β isoliert
werden. Die Ausbeute lag bei ca. 400-700 μg pro Liter.
-
Durch reversed phase-Chromatographie
konnte TLM-IFN-β von über 98%
Reinheit isoliert werden.
-
Beispiel 3: Nachweis der
Zellpermeabilität
-
a. Zellfraktionierung
-
Die humane Hepatomzelllinie huH7
wurde 30 min in Gegenwart von 0.5 μM IFN-β-spezifischer Proteine in Medium inkubiert.
Zum Entfernen Oberflächen-gebundener
IfNs wurden die Zellen nach dem Entfernen des Mediums für 5 sec
mit Na2CO3/NaHCO3-Puffer,
pH 9.5 gewaschen und anschließend
in PBS gewaschen. Nach dem Abschaben wurden die Zellen mittels eines
Potter-Homogenisators schonend aufgeschlossen. Nach dem Abtrennen
nicht-aufgeschlossener Zellen und der Zellkerne durch 30 sec. Zentrifugation
bei 13 krpm in einer Eppendorf-Zentrifuge wurde das Lysat einer
differentiellen Zentrifugation unterzogen. Durch Ultra-Zentrifugation
bei 100.000 rpm (430.000g) für
18 min konnte das Cytosol sowie die microsomale Fraktion isoliert
werden. Die so isolierten Zellfraktionen wurden einer SDS-PAGE unterzogen
und anschließend
mittels Western-Blottings unter Verwendung des IFN-β-spezifischen
Serums analysiert.
-
Die Western-Blotting-Analyse der
subzellulären
Fraktionierung zeigte, dass nur TLM-IFN-β,
nicht jedoch wt-IFN im Cytosol nachweisbar ist. Der Nachweis von
extrazellulär
zugegebenem TLM-IFN im Cytosol bestätigt die Zellpermeabilität und unterstreicht,
dass die Aufnahme nicht über
einen Endosomen-assoziierten Weg erfolgt ist.
-
b. Immunfluoreszenzmikroskopie
-
Die humane Hepatomzelllinie huH7
sowie COS-Zellen (Hamster) wurden für 30 min in Gegenwart von 0.5 μM IFN-β-spezifischer
Proteine im Medium inkubiert. Zum Entfernen Oberflächen-gebundener
IFNs wurden die Zellen nach dem Entfernen des Mediums 5 sec mit
Na2CO3/NaHCO3-Puffer, pH 9.5 und anschließend in
PBS gewaschen. Die Fixierung der gewaschenen Zellen erfolgte für 10 min
in eiskaltem Ethanol/DAPI (zur Färbung
des Zellkerns).
-
Nach der Fixierung erfolgte die Rehydratisierung
für 30
min in PBST. Die Blockierung unspezifischer Bindungsstellen erfolgte
mittels 10% BSA. Zur Markierung des IFN-β diente huIFN-β-spezifisches
Schafserum. Der Nachweis erfolgte durch einen Cy3-gekoppelten Sekundärantikörper. Zur
Auswertung wurde ein Leica Fluoreszenzmikroskop verwendet.
-
Die Immunfluoreszenzmikroskopie zeigte,
dass im Unterschied zum wtIfN, das nur ein sehr schwaches Hintergrundsignal
ergab, TLM-ffN-β gut
in den huH7-, wie auch in den COS-Zellen nachweisbar ist. Es ist
in nahezu allen Zellen nachweisbar. TLM-IFN-β ist homogen über die
Zelle verteilt, eine spezifische Anreicherung in einzelnen subzellulären Kompartimenten
ist nicht zu beobachten.
-
Beispiel 4: Nachweis der
oralen Verfügbarkeit
durch Fütterungsversuche
-
B6-Mäuse wurden über Nacht ohne Futter gehalten.
Am nachfolgenden Morgen bekamen die Tiere einen gewogenen Futterpressling,
der mit IFN-β-spezifischer
Proteinlösung
durchtränkt
war. Durch Wiegen des Presslings nach dem Ende des Fütterungsversuchs
konnte auf die Menge des oral aufgenommenen IFNs rückgeschlossen
werden. Die Tiere wurden mittels CO2 getötet und
das Blut mittels Herzpunktion als EDTA-Blut entnommen. Nach dem
Abtrennen zellulärer
Bestandteile wurde das Serum mittels Western-Blottings bzw. eines
huIFN-β-spezifischen
ELISAs analysiert.
-
Die Elisa-Werte wurden auf die aufgenommene
IFN-β-Menge
(Futtermenge) normiert und in Relation zum c/o-Wert gesetzt. Der
c/o Wert wurde auf 1 gesetzt.
-
Es ergaben sich folgende Werte bei
den Tieren, an die TLM-IFN-β verfüttert wurde
(Tiere 1-4) und bei den Tieren, die wtIfN erhielten (Tiere 5-7):
-
Diese Ergebnisse zeigen, dass oral
verabreichtes TLM-IFN deutlich im Serum nachweisbar war, während oral
verabreichtes wtIFN nur in geringen Mengen nachgewiesen wurde.
-
-
-
-