FI116195B - Menetelmät ja koostumukset insuliinin antamiseksi keuhkojen kautta - Google Patents

Description

116195

Menetelmät ja koostumukset insuliinin antamiseksi keuhkojen kautta Tämä patenttihakemus on jatkoa maaliskuun 7. päivänä 5 1994 jätetylle patenttihakemukselle 08/207 472, joka liite tään tähän kokonaisuudessaan viittauksena.

Keksinnön tausta 1. Keksinnön ala Tämä keksintö koskee yleensä menetelmiä ja koostu-10 muksia insuliinin antamiseksi hengityksen kautta diabetes-potilaille. Tarkemmin sanottuna tämä keksintö koskee insuliinin kuivien jauhevalmisteiden antamista keuhkoihin insuliinin nopeaa systeemistä imeytymistä varten keuhkojen kautta.

15 Insuliini on 50 aminohappoa käsittävä polypeptidi- hormoni, jonka molekyylipaino on noin 6 000 ja joka tuotetaan normaalien (ei-diabeettisten) yksilöiden haiman β-so-luissa. Insuliini on välttämätön hiilihydraattiaineenvaih-dunnan säätelemiseksi vähentämällä veren glukoosipitoisuut-20 ta ja sen systeeminen puute aiheuttaa diabeteksen. Diabetes-potilaiden eloonjääminen riippuu insuliinin toistuvasta :V; ja pitkäaikaisesta käytöstä veren hyväksyttävän glukoosi- . pitoisuuden ylläpitämiseksi.

Insuliini annetaan potilaalle yleisimmin ihonalaise-25 na ruiskeena, tyypillisesti vatsaan tai yläreiteen. Veren hyväksyttävän glukoosipitoisuuden ylläpitämiseksi on usein välttämätöntä, että insuliiniruiske annetaan vähintään ker-• * ran tai kaksi kertaa päivässä ja tarvittaessa nopeasti vai kuttavia, täydentäviä insuliiniruiskeita. Diabeteksen agg-i 30 ressiivinen hoito voi edellyttää vielä useampia ruiskeita, jolloin potilas seuraa tiiviisti veren glukoosipitoisuutta :·, kotona käytettävän diagnoosipakkauksen avulla. Tämä keksin- ,···, tö koskee erityisesti sellaisten nopeavaikutteisten insu liinien käyttöä, jotka kykenevät tuottamaan seerumin insu- 2 116195 liinin huippuarvon yhdessä tunnissa ja glukoosin minimiarvon 90 minuutissa.

Insuliinin antaminen potilaalle ruiskeena on epämieluisaa monessa suhteessa. Ensinnäkin monet potilaat pi-5 tävät vaikeana ja rasittavana ruiskeen antamista itselleen niin usein kuin on välttämätöntä veren hyväksyttävän glu-koosipitoisuuden ylläpitämiseksi. Tällainen vastahakoisuus voi johtaa hoitomyöntyvyyden puuttumiseen, mikä voi olla vaikeimmissa tapauksissa henkeä uhkaavaa. Lisäksi insulii-10 nin systeeminen imeytyminen ihonalaisesti annettavista ruiskeista on suhteellisen hidasta vaatien usein 45 - 90 minuuttia, vaikka käytetään nopeasti vaikuttavia insuliini-valmisteita. Siten päämääränä on kauan ollut sellaisten vaihtoehtoisten insuliinivalmisteiden ja antotapojen tuot-15 taminen, joiden avulla potilas välttää ruiskeen antamisen itselleen ja jotka tuottavat insuliinin nopean systeemisen saatavuuden.

On ehdotettu erilaisia vaihtoehtoisia insuliinin antotapoja, mukaan luettuna insuliinin antaminen nenän, perä-20 suolen ja vaginan sisäisesti.

Vaikka näiden menetelmien avulla vältetään epämuka- :V.' vuus ja huono hoitomyöntyvyys, jotka liittyvät ihonalaiseen . .·. ruiskeeseen, niillä kaikilla on omat rajoituksensa. Lääk- keen antaminen peräsuolen sisäisesti ja vaginan sisäisesti 25 on hankalaa, epämukavaa ja jälkimmäistä antotapa ei ole I koko diabetesta sairastavan väestön käytettävissä. Lääkkeen » * · antaminen nenänsisäisesti olisi mukavampaa ja luultavasti ·* ‘ vähemmän vastustusta herättävää kuin ruiske, mutta se edel lyttää mahdollisesti myrkyllisten "läpitunkeutumista edis-: 30 tävien aineiden" käyttöä insuliinin kulkeutumisen aikaan- * < « saamiseksi nenän limakalvon läpi, jolle on tunnusomaista paksu epiteelikerros, joka on vastustuskykyinen makromole-,···, kyylien kulkua vastaan. Tälle keksinnölle erityisen kiin nostava ominaisuus on insuliinin antaminen keuhkojen kaut-35 ta, jolloin potilas hengittää sisään insuliini valmistetta * « » 3 116195 ja systeeminen imeytyminen tapahtuu epiteelisolujen ohuen kerroksen läpi keuhkorakkula-alueilla. Tällainen insuliinin antaminen keuhkojen kautta näyttää tuottavan insuliinin nopeamman systeemisen saatavuuden kuin ihonalainen ruiske 5 ja tällöin vältetään neulan käyttö. Keuhkojen kautta tapahtuvan insuliinin antamisen täytyy kuitenkin vielä saavuttaa laaja hyväksyntä. Tähän mennessä insuliinin antaminen keuhkojen kautta on toteutettu useimmiten sumuttamalla nestemäiset insuliinivalmisteet, mikä vaatii hankalien nestesu-10 muttimien käyttöä. Lisäksi tällaisten sumuttimen muodostamilla aerosoleilla on hyvin pieni insuliinikonsentraatio, mikä tekee välttämättömäksi suuren sisäänhengitysten määrän riittävän annostuksen tuottamiseksi. Insuliinin konsentraa-tio on rajoitettu johtuen insuliinin niukasta liukoisuudes-15 ta sopiviin vesiliuoksiin. Joissakin tapauksissa voidaan tarvita jopa 80 hengitystä tai enemmänkin riittävän annostuksen saavuttamiseksi johtaen lääkkeenottoaikaan, joka on 10 - 20 minuuttia tai kauemmin.

Parannettujen menetelmien ja koostumusten tuottami-20 nen olisi toivottavaa insuliinin antamiseksi keuhkojen kautta. Olisi erityisen toivottavaa, jos tällaiset menetel-;V; mät ja koostumukset olisivat riittävän mukavia, jotta poti- . las voi ottaa insuliinin itse myös ollessaan poissa kotoa, ^ ja kykenisivät vapauttamaan halutun kokonaisannoksen siten, 25 että hengitysten määrä on suhteellisen pieni, esimerkiksi • · · ‘ ; alle 10 hengitystä. Tällaisten menetelmien ja koostumusten ’·;** pitäisi myös mahdollistaa insuliinin nopea systeeminen '·’ * imeytyminen saavuttaen edullisesti seerumin huippuarvo 45 minuutissa tai nopeammin ja tuloksena olevan glukoosipitoi-:.· · 30 suuden minimiarvo noin yhdessä tunnissa tai nopeammin. Täl- laiset nopeavaikutteiset valmisteet ovat edullisesti sopi-;·’ via käytettäväksi aggressiivisissa hoitomenetelmissä, jois- sa keskimääräisesti vaikuttavan ja pitkävaikutteisen insu- * t liinin ruiskuttamista voidaan vähentää tai jättää se pois.

i > * I | 4 116195 Tämän keksinnön koostumusten pitäisi olla myös stabiileja ja koostua väkevöidystä kuivan jauheen valmisteesta.

2. Tausta-alan kuvaus

Aerosolisoitu j en vesipitoisten insuliiniliuosten an-5 tamista hengityksen kautta on kuvattu muutamissa viitteissä, alkaen julkaisusta Gänsslen, Klin. Wochenschr., 4:71 (1925), mukaan luettuna Laube et ai., JAMA 269:2106-21-9 (1993); Elliot et ai., Aust. Paediatr. J., 23:293 - 297 (1987); Wigley et ai., Diabetes 20:552 - 556 (1971); Cort-10 horpe et ai., Pharm. Res. 9:764 - 768 (1992); Govinda, Indian J. Physiol. Pharmacol., 3:161 - 167 (1959); Hastings et ai., J. Appi. Physiol., 73:1310 - 1316 (1992); Liu et ai., JAMA 269:2106 - 2109 (1993); Nagano et ai., Jikeikai, Med. J. 32:503 - 506 (1985); Sakr, Int. J. Phar. 86:1 - 7 15 (1992) ja Yoshida et ai., Clin. Res., 35:160 - 166 (1987).

Kuivan jauheen muodossa olevien lääkkeiden, kuten insuliinin, antaminen keuhkojen kautta suuren hiukkaskoon omaavassa kantajavehikkelissä on kuvattu US-patentissa 5 254 330. Annostelijalla varustettu annosinhalaattori (MDI) ponne-20 aineeseen suspendoidun kiteisen insuliinin antamiseksi on kuvattu julkaisussa Lee ja Sciara, J. Pharm. Sei., 65:567 -572 (1976). Annostelijalla varustettu annosinhalaattori * · (MDI), joka vapauttaa insuliinin välikappaleeseen sisään-! hengityksen virtausnopeuden säätelemiseksi, on kuvattu US- 25 patentissa 5 320 094. Rekombinantin insuliinin antaminen ’ ;* keuhkoputkien sisäisesti on kuvattu lyhyesti julkaisuissa '·*’*' Schliiter et ai., (tiivistelmä) Diabetes 33:75A (1984) ja V * Köhler et ai., Atemw. Lungenkrkh., 13:230 - 232 (1987).

Erilaisten polypeptidien, mukaan luettuna insuliinin, anta-• j : 30 minen nenänsisäisesti ja hengityksen kautta tehostimen läs- nä ollessa, on kuvattu US-patentissa 5 011 678 ja julkaisussa Nagai et ai., J. Contr. Rel, 1:15 - 22 (1984). In-suliinin antaminen nenänsisäisesti tehostimien läsnä olles- i * sa ja/tai insuliinin sisältyessä kontrolloidusti vapautu-: : : 35 viin valmisteisiin on kuvattu US-patenteissa 5 204 108, 5 116195 4 294 829 ja 4 153 689; PCT-patenttihakemuksissa WO 93/02 712, WO 91/02 545, WO 90/09 780 ja WO 88/04 556; GB-patentissa 1 527 605; julkaisuissa Ryden ja Edman, Int. J. Pharm., 83:1 - 10 (1992); ja Björk ja Edman, Int. J.

5 Pharm., 47:233 - 238 (1988). Amorfisen insuliinin valmistuksen ja stabiilisuuden ovat kuvanneet Rigsbee ja Pikal, American Association of Pharmaceutical Sciences (AAPS), marraskuu 14 - 18, 1993, Lake Buena Vista, Florida. EP-pa-tenttihakemuksessa 520 748 on kuvattu menetelmät polypepti-10 din, polynukleotidin ja muiden labiilien lääkeaineiden suihkukuivaamiseksi kantajassa, joka muodostaa amorfisen rakenteen, joka stabiloi lääkeaineen.

Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön mukaisesti menetelmät ja koostumuk-15 set insuliinin aerosolisoimiseksi ja antamiseksi systeemi-sesti nisäkäsisännälle, erityisesti ihmispotilaalle, joka sairastaa diabetesta, tuottavat insuliinin nopean imeytymisen verenkiertoon, jolloin samanaikaisesti vältetään ihonalaisen ruiskeen antaminen. Erityisesti tämän keksinnön 20 menetelmät perustuvat insuliinin vapauttamiseen keuhkoihin kuivan jauheen muodossa. Yllättäen on havaittu, että si-säänhengitetyt kuivat insuliinijauheet kerrostuvat keuhkon . keuhkorakkula-alueille ja imeytyvät nopeasti keuhkorakkula- alueen epiteelisolujen kautta verenkiertoon. Siten insulii- J.’\* 25 nijauheiden antaminen keuhkojen kautta voi olla tehokas * * ’ ; vaihtoehto ihonalaisen ruiskeen antamiselle.

• t t Tämän keksinnön ensimmäisen näkökohdan mukaisesti '·* * insuliini tuotetaan kuivana jauheena, tavallisesti mutta ei välttämättä olennaisilta osin amorfisessa tilassa, ja dis- » * · 30 pergoidaan ilmaan tai muuhun fysiologisesti hyväksyttävään

• · I

: : kaasuvirtaan aerosolin muodostamiseksi. Aerosoli vangitaan ;·. kammioon, jossa on suukappale, jonka kautta aerosoli on käytettävissä myöhemmin potilaan suorittamaa sisäänhengi-tystä varten. Mahdollisesti kuiva insuliinijauhe yhdiste-•\j,: 35 tään farmaseuttisesti hyväksyttävän, kuivan jauheen muodos- 6 116195 sa olevan kantajan kanssa, kuten jäljempänä on kuvattu yksityiskohtaisemmin. Insuliinijauhe käsittää edullisesti hiukkaset, joiden halkaisija on alle 10 pm, edullisemmin alle 7,5 pm, ja edullisimmin alle 5 pm, tavallisesti hal-5 kaisija koko on vaihtelualueella 0,1-5 pm. Yllättäen on havaittu, että tämän keksinnön kuivan jauheen muodossa olevat insuliinikoostumukset imeytyvät keuhkossa ilman läpi-tunkeutumista edistäviä aineita, jollaiset vaaditaan esimerkiksi insuliinin imeytymiseksi nenän limakalvon ja ylem-10 pien hengitysteiden kautta.

Toisen näkökohdan mukaisesti tämä keksintö tuottaa insuliinikoostumukset, jotka koostuvat oleellisesti kuivasta insuliinijauheesta, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on alle 10 pm ja joka voi olla yhdistetty kuivien jauhemais-15 ten, farmaseuttisten kantaja-aineiden kanssa. Insuliini- koostumus ei sisällä edullisesti läpitunkeutumista edistäviä aineita ja käsittää hiukkaset, joiden halkaisija on alle 10 pm, edullisesti alle 7,5 pm ja edullisimmin alle 5 pm, tavallisesti halkaisija on kokoalueella 0,1-5 pm. 20 Tavallisesti insuliinin kuiva jauhe käsittää 5-99 paino-% insuliinia koostumuksessa, tavallisemmin 15 - 80 paino-% insuliinia, sopivassa farmaseuttisessa kantaja-aineessa, , tavallisesti hiilihydraatissa, orgaanisessa suolassa, ami- "! nohapossa, peptidissä tai proteiinissa, kuten jäljempänä on ll'l 25 yksityiskohtaisemmin kuvattu.

* Tämän keksinnön kolmannen näkökohdan mukaisesti in- k . t '·*'* suliinin kuivat jauheet valmistetaan liuottamalla insuliini V * vesipitoiseen puskuriin liuoksen muodostamiseksi ja suihku- kuivaamalla liuos, jolloin saadaan olennaisilta osin amor-·,· « 30 f isiä hiukkasia, joiden hiukkaskoko on alle 10 pm, edulli- : : sesti alle 7,5 pm ja edullisimmin alle 5 pm, tavallisesti koko on alueella 0,1 - 5 pm. Mahdollisesti farmaseuttinen kantaja-aine liuotetaan myös puskuriin homogeenisen liuok-·;*’ sen muodostamiseksi, jolloin liuoksen suihkukuivaaminen s 35 tuottaa yksittäiset hiukkaset, jotka sisältävät insuliinia, 7 116195 kantajapuskuria ja mitä tahansa muita aineosia, joita on ollut läsnä liuoksessa. Edullisesti kantaja-aine on hiilihydraatti, orgaaninen suola, aminohappo, peptidi tai proteiini, joka tuottaa olennaisilta osin amorfisen rakenteen 5 suihkukuivaamisen jälkeen. Amorfinen kantaja-aine voi olla joko lasimainen tai kumimainen ja lisää insuliinin stabii-lisuutta varastoinnin aikana. Edullisesti tällaiset stabiloidut valmisteet kykenevät myös vapauttamaan insuliinia tehokkaasti verivirtaan sisäänhengityksen jälkeen keuhkojen 10 keuhkorakkula-alueille.

Keksinnön luonteen ja etujen ymmärtäminen paremmin tulee olemaan ilmeistä viitaten patenttiselityksen ja piirrosten jäljellä olevaan osaan.

Lyhyt kuvaus piirroksista 15 Kuvio 1 on kaavamainen kuva järjestelmästä insu- liiniannoksen aerosolisoimiseksi tämän keksinnön menetelmän mukaisesti.

Kuvio 2 on kasvaminen kuva, joka esittää potilasta hengittämässä sisään insuliinin aerosolisoitua annosta ku-20 vion 1 järjelmästä.

Kuviot 3A ja 3B esittävät diagrammeja, jotka kuvaa-.V. vat ihmisen rekombinantin insuliinin imeytymistä rotilla ja . .·. tuloksena olevaa glukoosivastetta kolmen erilaisen kuiva- *\* jauhevalmisteen aerosolisoimisen jälkeen. Jokainen piste 25 edustaa kolmelta eri rotalta saatua keskiarvoa. Hetkellä 0 ‘ kuivajauheen aerosolikehitin pannaan päälle. Aerosolisoimi-

‘ * I

*y' nen lopetettiin hetkellä 5 min käytettäessä 87 % insuliinia V * ja sitraattia sisältävää jauhetta, hetkellä 14 min käytet täessä 20 % insuliinia ja mannitolia/sitraattia sisältävää ·,;* j 30 jauhetta ja hetkellä 20 min käytettäessä 20 % insuliinia ja ; raffinoosia/sitraattia sisältävää jauhetta. Eläimiä oli pidetty paastolla yön yli.

Kuviot 4A ja 4B esittävät diagrammeja, jotka kuvaa-vat keskimääräisiä seerumin aika-konsentraatio-insuliini-35 ja -glukoosiprofiileja verraten vastaavasti insuliinin an- 8 116195 tamista aerosolina ja ihonalaisesti cyanomolgus-apinoilla. Kolmelta apinalta saatu keskiarvo ilmoitetaan aerosoliryh-mästä ja neljältä apinalta saatu keskiarvo ilmoitetaan ihonalaisen ruiskeen saaneesta ryhmästä.

5 Kuvio 5A on diagrammi, joka kuvaa keskimääräistä insuliinikonsentraatiota ajan suhteen ihonalaisen ruiskeen (0) ja kolmen henkäyksen sisäänhengityksen (t) osalta ihmisellä.

Kuvio 5B esittää keskimääräistä glukoosikonsentraa-10 tiota vastaten kuvion 5A insuliinikonsentraatioita.

Kuvio 6A esittää diagrammia, joka kuvaa seerumin insuliinikonsentraatiota ajan suhteen insuliinin ihonalaisen ruiskeen (0) ja aerosolin kolmen henkäyksen (§) tuloksena ihmisellä.

15 Kuvio 6B esittää diagrammia, joka kuvaa seerumin glukoosipitoisuuksia vastaten insuliinipitoisuuksia kuviossa 6A.

Kuviot 7A ja 7B tuottavat seerumin insuliinipitoi-suuden (7A) ja glukoosipitoisuuden (7B) kohteiden välisen 20 vaihtelevuuden vertailun annettaessa insuliini ihonalaisesti (0) ja aerosolina (i).

Kuviot 8A, 8B ja 8C esittävät ihmisen insuliinin * · · /#*f rpHPLC-kromatogrammeja. Kuvio 8A on kromatogrammi insulii- ‘Ί nistandardista kuormitettuna 10 mM suolahappoon 25 °C:n 25 lämpötilassa osoittaen, että ihmisen insuliini eluoituu • hetkellä 23,87 min ja desamidoinsuliini hetkellä 30,47 min.

» » · '·'·* Kuvio 8B esittää samanlaista kromatogrammia ihmisen insu- * * i · liinin standardista. Kuvio 8C esittää samanlaista kromato grammia uudelleen liuokseen saatetusta, suihkukuivatusta i j : 30 insuliinivalmisteesta, joka on valmistettu tämän keksinnön mukaisesti.

' t »

Kuvio 9 esittää insuliinivalmisteen ultraviolettis-pektrejä ennen suihkukuivausta ja sen jälkeen. Valon ha-jaantumista ei havaittu lainkaan näkyvässä spektrissä, mikä 9 116195 osoittaa, että insuliini ei kasautunut suihkukuivausproses-sin aikana.

Erityisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus Tämän keksinnön mukaisesti insuliini tuotetaan kui-5 vana jauheena. "Kuivalla jauheella" tarkoitetaan, että jauheen kosteuspitoisuus on alle noin 10 paino-%, tavallisesti alle noin 5 paino-% ja edullisesti alle noin 3 paino-%. "Jauheella" tarkoitetaan, että insuliini käsittää vapaasti virtaavia hienoja hiukkasia, joiden koko on valittu siten, 10 että se sallii insuliinin tunketumisen keuhkorakkuloihin, hiukkasten halkaisijan ollessa edullisesti alle 10 pm, edullisesti alle 7,5 pm ja edullisimmin alle 5 pm ja tavallisesti se on alueella 0,1 - 5 pm.

Tämä keksintö perustuu ainakin osittain odottamatto-15 maan havaintoon, että kuivan jauheen muodossa olevat insuliinit imeytyvät helposti ja nopeasti isännän keuhkojen kautta. Oli yllättävää, että kuivan jauheen muodossa olevat insuliinit saattoivat päästä keuhkojen keuhkorakkula alueelle, koska vesiliukoisten lääkkeiden, kuten insuliini-20 hiukkasten, tiedetään olevan hygroskooppisia. Katso esim. Byronin toimittama julkaisu Respiratory Drug Delivery, CRC * Press, Boca Raton (1990), sivu 150. Näin ollen olisi odot tanut, että hiukkasten kulkiessa keuhkojen ilmeteiden läpi * » « (joiden suhteellinen kosteus on yli 99 % 37 °C:ssa) yksit-·; · 25 täisillä hiukkasilla olisi pyrkimys imeä vettä ja suurentua i I * ! ·' tehokkaaseen hiukkaskokoon, joka on suurempi kuin tämän keksinnön 10 pm:n yläraja. Jos oleellinen osa insuliini- I « # V · hiukkasista olisi suurempia kuin tavoitteena oleva koko- alue, odottaisi, että hiukkaset kerrostuisivat keuhkojen * 30 keskeisiin ilmateihin pikemmin kuin keuhkorakkula-alueelle rajoittaen näin insuliinin vapautumista ja sitä seuraavaa systeemistä imeytymistä. Lisäksi nestekerros on hyvin ohut t · keuhkojen epiteelisolujen pinnalla, tavallisesti se on osa vapautettavien insuliini jauheiden halkaisijasta. Siten ei : ;35 ollut ennustettavissa ennen tätä keksintöä, liukenisivatko 116195 ίο kuivat insuliinihiukkaset kerrostuttuaan keuhkojen keuhkorakkula-alueella. Yllättäen kuivat insuliini jauheet kykenevät nähtävästi sekä tunkeutumaan keuhkorakkula-alueelle ja liukenemaan heti kerrostuttuaan keuhkorakkula-alueella.

5 Liuennut insuliini kykenee sitten kulkemaan epiteelisolujen kautta verenkiertoon.

Tällä hetkellä uskotaan, että insuliinin tehokas imeytyminen johtuu nopeasta liukenemisesta ultraohueen (< 0,1 pm) keuhkorakkuloiden vuorauksen nestekerrokseen. 10 Siten tämän keksinnön hiukkasten keskimääräinen koko on 10 - 50 kertaa suurempi kuin keuhkojen nestekerros tehden odottamattomaksi, että hiukkaset liukenevat ja insuliini imeytyy systeemisesti nopeasti. Kuten jäljempänä kokeellisessa osassa on esitetty, tämän keksinnön kuivat insuliini-15 valmisteet voivat todellakin tuottaa seerumin jopa nopeamman insuliinin huippuarvon ja glukoosin minimiarvon kuin ihonalainen ruiske, joka on tällä hetkellä yleisin insuliinin antomuoto. Täsmällisen mekanismin ymmärtäminen ei kuitenkaan ole välttämätöntä tämän keksinnön harjoittamiseksi, 20 kuten se on tässä kuvattu.

Tämän keksinnön mukaiset edulliset koostumukset ei- , , vät sisällä oleellisesti läpitunkeutumista edistäviä ainei- • · · *·*;’ ta. "Läpitunkeutumista edistävät aineet" ovat pinta-aktii- visia yhdisteitä, jotka edistävät insuliinin (tai muiden 25 lääkeaineiden) tunkeutumista limakalvon tai verhoavan ker- • ’.· roksen läpi ja niitä on ehdotettu käytettäväksi nenän, pe- ·,·,! räsuolen ja vaginan sisäisesti annettavissa lääkevalmis- : : : teissä. Esimerkillisiin läpitunkeutumista edistäviin ainei siin sisältyvät sappisuolat, esim. taurokolaatti, glykoko- : .·. 30 laatti ja deoksikolaatti; fusidaatit, esim. taurodehydro- * · · · ,···, fusidaatti; ja biologisesti yhteensopivat detergentit, • esim. Tween-detergentit, Laureth-9 ja vastaavat. Läpitun- : ” keutumista edistävien aineiden käyttö keuhkojen kautta otettavissa valmisteissa on kuitenkin yleensä ei-toivottua, : 35 koska tällaiset pinta-aktiiviset yhdisteet voivat vaikuttaa 11 116195 haitallisesti epiteeliveriesteeseen keuhkoissa. Yllättäen on havaittu, että tämän keksinnön kuivan jauheen muodossa olevat insuliinikoostumukset imeytyvät helposti keuhkoissa tarvitsematta käyttää läpitunkeutumista edistäviä aineita.

5 Insuliinin kuiviin jauheisiin, jotka ovat sopivia käytettäväksi tässä keksinnössä, sisältyvät amorfiset insuliinit, kiteiset insuliinit sekä amorfisten ja kiteisten insuliinien seokset. Kuivan jauheen muodossa olevia insuliineja valmistetaan edullisesti suihkukuivaamalla olosuh-10 teissä, jotka johtavat oleellisesti amorfiseen jauheeseen, jonka hiukkaskoko on edellä mainitulla vaihtelualueella. Vaihtoehtoisesti amorfisia insuliineja voidaan valmistaa kylmäkuivaamalla (pakkaskuivaamalla), tyhjökuivaamalla tai kuivaamalla haihduttaen sopiva insuliiniliuos olosuhteissa, 15 jotka tuottavat amorfisen rakenteen. Näin tuotettu amorfinen insuliini voidaan sitten jauhaa tai myllyttää hiukkasten tuottamiseksi, joiden koko on halutulla vaihtelualueella. Kiteisiä kuivajauheinsuliineja voidaan muodostaa jauhamalla tai suihkujauhamalla irtonainen kiteinen insuliini. 20 Edullinen menetelmä insuliinijauheiden valmistamiseksi, jotka sisältävät halutun kokoalueen suuruisia hiukkasia, on suihkukuivaaminen, jolloin puhdas irtonainen insuliini (ta-·'*’ vallisesti kiteisessä muodossa) liuotetaan ensin fysiologi- sesti hyväksyttävään vesipitoiseen puskuriin, tyypillisesti 25 sitraattipuskuriin, jonka pH-arvo on alueella noin 2-9.

• * : Insuliinia liuotetaan konsentraatioon 0,01 - 1 paino-%, : : ; tavallisesti 0,1 - 0,2 paino-%. Sitten liuokset voidaan ;*·*: suihkukuivata tavanomaisella suihkukuivauslaitteella, jotka ovat saatavissa kaupallisilta toimittajilta, kuten yhtiöil-: 30 tä Buchi, Niro ja vastaavilta, jolloin tuotetaan pääasial- '!!.* lisesti amorfinen hienojakoinen tuote.

Kuivat insuliini jauheet voivat koostua oleellisesti • ’*· insuliinihiukkasista, joiden koko on tarvittavalla vaihte- : : lualueella ja jotka eivät sisällä oleellisesti muita biolo- ’·, 35 gisesti aktiivisia aineosia, farmaseuttisia kantaja-aineita 12 116195 ja vastaavia. Tällaiset "puhtaat" valmisteet voivat sisältää vähemmän tärkeitä aineosia, kuten säilöntäaineita, vähäisessä määrin, tyypillisesti alle 10 paino-% ja tavallisesti alle 5 paino-%. Käytettäessä tällaisia puhtaita val-5 misteita jopa suurten annosten edellyttämien sisäänhengi-tysten määrää voidaan vähentää oleellisesti, usein vain yhteen hengenvetoon.

Tämän keksinnön insuliinijauheet voidaan yhdistää mahdollisesti farmaseuttisten kantaja-aineiden tai täyteai-10 neiden kanssa, jotka ovat sopivia hengityksen ja keuhkojen kautta annettavaksi. Tällaiset kantaja-aineet voivat toimia yksinkertaisesti täyteaineina haluttaessa vähentää insulii-nikonsentraatiota jauheessa, joka annetaan potilaalle, mutta ne voivat toimia myös insuliinikoostumusten stabiilisuu-15 den lisäämiseksi ja jauheen dispergoituvuuden parantamiseksi jauheen dispergointilaitteessa insuliinin tehokkaamman ja toistettavamman vapauttamisen tuottamiseksi ja insuliinin käsittelyominaisuuksien, kuten virtaavuuden ja konsis-tenssin, parantamiseksi valmistuksen ja jauheen täyttämisen 20 helpottamiseksi.

Sopivat kantaja-aineet voivat olla amorfisen jauheen, kiteisen jauheen tai amorfisten ja kiteisten jauhei-den yhdistelmän muodossa. Sopiviin aineisiin sisältyvät M·’ hiilihydraatit, esim. monosakkaridit, kuten fruktoosi, ga- 25 laktoosi, glukoosi, D-mannoosi, sorboosi ja vastaavat; di-

* « I

• V sakkaridit, kuten laktoosi, trehaloosi, sellobioosi ja vas- : : : taavat; syklodekstriinit, kuten 2-hydroksipropyyli-S-syklo- :T: dekstriini; ja polysakkaridit, kuten raffinoosi, malto dekstriinit, dekstraanit ja vastaavat; (b) aminohapot, ku- : 30 tenglysiini, arginiini, asparagiinihappo, glutamiinihappo, ,···, kysteiini, lysiini ja vastaavat; (c) orgaaniset suolat, V jotka on valmistettu orgaanisista hapoista ja emäksistä, i ’*· kuten natriumsitraatti, natriumaskorbaatti, magnesiumglu- konaatti, natriumglukonaatti, trometamiinihydrokloridi ja . 35 vastaavat; (d) peptidit ja proteiinit, kuten aspartaami, « » 13 116195 ihmisen seerumin albumiini, gelatiini ja vastaavat; (e) alditolit, kuten mannitoli, ksylitoli ja vastaavat. Edullinen kantaja-aineiden ryhmä sisältää laktoosin, trehaloosin, raffinoosin, maltodekstriinit, glysiinin, natriumsitraatin, 5 trometamiinihydrokloridin, ihmisen seerumin albumiinin ja mannitolin.

Tällaiset kantaja-aineet voidaan yhdistää insuliinin kanssa ennen suihkukuivausta, nimittäin lisäämällä kantaja-aine puskuriliuokseen, joka on valmistettu suihkukuivausta 10 varten. Tällä tavoin kantaja-aine muodostetaan samanaikaisesti insuliinihiukkasten kanssa ja osana niitä. Tyypillisesti kun kantaja-aine muodostetaan suihkukuivaarnalla yhdessä insuliin kanssa, insuliinia on kussakin yksittäisessä hiukkasessa 5-95 paino-%, edullisesti 20 - 80 paino-%. 15 Jäljellä oleva osa hiukkasesta koostuu ensisijaisesti kantaja-aineesta (tyypillisesti 5 - 95 %, tavallisesti 20 -80 paino-%), mutta se sisältää myös puskuria (puskureita) ja voi sisältää muita aineosia, kuten edellä on kuvattu. On havaittu, että kantaja-aineen läsnäolo hiukkasissa, jotka 20 vapautetaan keuhkon rakkula-alueelle (nimittäin hiukkasissa, joiden tarvittava kokoalue on alle 10 pm), ei häiritse merkitsevästi insuliinin systeemistä imeytymistä.

'·*' Vaihtoehtoisesti kantaja-aineet voidaan valmistaa erikseen kuivan jauheen muotoon ja yhdistää kuivaan insu-25 liinijauheeseen sekoittamalla. Erikseen valmistetut jauhe-: ' : maiset kantaja-aineet ovat tavallisesti kiteisiä (veden : imeytymisen välttämiseksi), mutta se saattavat olla joissa- ;‘i': kin tapauksissa amorfisia tai kiteisen ja amorfisen aineen seoksia. Kantajahiukkasten koko voidaan valita insuliini-; 30 jauheen virtaavuuden lisäämiseksi, tyypillisesti koko on *!!.* vaihtelualueella 25 - 100 pm. Tämän kokoalueen omaavat kan- I · tajahiukkaset eivät yleensä tunkeudu keuhkorakkula-alueelle t » ; ’·· ja usein ne eroavat insuliinista antolaitteessa ennen si- säänhengitystä. Siten hiukkaset, jotka tunkeutuvat keuhko-, 35 rakkula-alueelle, koostuvat oleellisesti insuliinista ja

> I

14 116195 puskurista. Edullinen kantaja-aine on kiteinen mannitoli, jonka koko on edellä mainitulla vaihtelualueella.

Tämän keksinnön kuivat insuliini jauheet voidaan myös yhdistää muiden aktiivisten aineosien kanssa. Esimerkiksi 5 voi olla toivottavaa yhdistää pieniä määriä amyliinia tai aktiivisia amyliinianalogeja insuliini jauheiden kanssa diabeteksen hoidon parantamiseksi. Amyliini on hormoni, joka erittyy insuliinin kanssa haiman β-soluista normaaleilla (ei-diabeettisilla) yksilöillä. Uskotaan, että amyliini 10 muuntaa insuliinin aktiivisuutta in vivo ja on ehdotettu, että amyliinin samanaikainen antaminen insuliinin kanssa voisi parantaa veren glukoosin kontrollointia. Kuivan amyliini jauheen yhdistäminen insuliinin kanssa tämän keksinnön koostumuksissa tuottaa erityisen tarkoituksenmukaisen tuot-15 teen tällaisen samanaikaisen lääkkeiden antamisen saavuttamiseksi. Amyliini voidaan yhdistää insuliinin kanssa siten, että sen määrä on 0,1 - 10 paino-% (perustuen insuliinin kokonaispainoon annoksessa), edullisesti 0,5 -2,5 paino-%. Amyliini on saatavissa kaupallisilta tavarantoimittajilta, 20 kuten yhtiöltä Amylin Corporation, San Diego, Kalifornia, ja se voidaan helposti formuloida tämän keksinnön koostumuksiin. Esimerkiksi amyliini voidaan liuottaa vesiliuok-siin tai muihin sopiviin liuoksiin yhdessä insuliinin ja mahdollisten kantaja-aineiden kanssa ja liuos suihkukuiva-25 taan jauhetuotteen tuottamiseksi.

• ’, · Tämän keksinnön kuivista insuliini j auhekoostumuksis- ta muodostetaan edullisesti aerosoli dispergoimalla ne vir-:T: taavaan ilmaan tai muuhun fysiologisesti hyväksyttävään kaasuvirtaan tavanomaisesti. Yksi järjestelmä tällaisen :30 dispersion muodostamiseksi on kuvattu vireillä olevassa patenttihakemuksessa 07/910 048, joka on julkaistu numeroi- • » I- la W0 93/00 951 ja joka liitetään tähän kokonaisuudessaan i ’*· viittauksena. Viitaten tässä kuvaan 1, kuiva vapaasti vir- taava insuliini jauhe tuodaan suurella nopeudella virtaavaan , 35 ilma- tai kaasvuvirtaan ja tulokseksi saatu dispersio saa- 15 116195 tetaan säilytyskammioon 10. Säilytyskammio 10 sisältää suu-kappaleen 12 toisessa päässä vastapäätä ilmajauhedispersion sisääntulokohtaa. Kammion 10 tilavuus on riittävän suuri halutun annoksen vangitsemiseksi ja se voi sisältää mahdol-5 lisesti ohjauslevyjä ja/tai yksisuuntaisia venttiilejä kam mion vetävyyden edistämiseksi. Kun insuliinijauheannos on vangittu kammioon 10, potilas P (kuvio 2) hengittää sisään suukappaleesta 12 vetääkseen aerosolisoidun dispersion keuhkoihinsa. Kun potilas P hengittää sisään, korvausilmaa 10 tuodaan sisään sivusuunnassa olevasta ilman sisääntuloau-kosta 14, jolloin ilma virtaa yleensä pyörteisesti aerosolisoidun insuliinin pyyhkäisemiseksi kammiosta potilaan keuhkoihin. Kammion ja aerosolisoidun annoksen tilavuus ovat sellaiset, että potilas kykenee hengittämään sisään 15 täydellisesti koko aerosolisoidun insuliiniannoksen ja sen jälkeen riittävästi ilmaa varmistaakseen, että insuliini saavuttaa keuhkorakkula-alueet.

Tällaiset aerosolisoidut insuliinijauheet ovat erityisen käyttökelpoisia nopeavaikutteisen insuliinin ihon-20 alaisten ruiskeiden sijasta diabeteksen ja siihen läheisesti liittyvien insuliinivajausten hoidossa. Yllättäen on havaittu, että kuivan insuliini jauheen antaminen potilaalle aerosolina johtaa merkitsevästi nopeampaan insuliinin imey-tymiseen ja glukoosivasteeseen kuin ihonalainen ruiske. Si-25 ten tämän keksinnön menetelmät ja koostumukset ovat erityi-j ’ sen arvokkaita hoito-ohjelmissa, joissa potilas seuraa tii- ; viisti veren glukoosipitoisuutta ja ottaa insuliinia tar- vittaessa tavoitteena olevan seerumin konsentraation ylläpitämiseksi, mutta ne ovat myös käyttökelpoisia milloin : 30 tahansa, kun edellytetään insuliinin systeemistä antamista potilaalle. Potilas voi saavuttaa toivotun annostuksen hen-gittämällä sisään sopivan määrän insuliinia, kuten juuri on ; kuvattu. Systeemisen insuliin vapauttamisen tehokkuus juuri ;kuvatun menetelmän avulla on tyypillisesti vaihtelualueella , 35 15 - 30 %, jolloin yksittäiset annokset (yhden sisäänhengi- 16 116195 tyksen perusteella) on tyypillisesti vaihtelualueella noin 0,5 - 10 mg. Tavallisesti insuliinin kokonaisannos, joka halutaan yhden hengityksen aikana, on vaihtelualueella noin 0,5 - 15 mg. Siten haluttu annostus voi olla tehokas, kun 5 potilas ottaa 1-4 hengenvetoa.

Seuraavat esimerkit tarjotaan keksinnön kuvaamiseksi, ei sen rajoittamiseksi millään tavoin.

Kokeellista Aineet ja menetelmät 10 Aineet

Ihmisen kiteinen sinkki-insuliini, 26,3 yksikköä/mg, (Lilly Lot #784KK2), saatiin yhtiöltä Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN, ja sen puhtauden havaittiin olevan > 99 % mitattuna rpHPLC:n avulla. USP-laatuinen manni-15 toli saatiin yhtiöltä Roquette Corporation (Gurnee, IL). Raffinoosi hankittiin yhtiöltä Pfanstiehl Laboratories (Waukegan, IL). Natriumsitraattidihydraatti, USP, ACS ja sitruunhappomonohydraatti, USP, saatiin yhtiöltä J. T. Baker (Phillipsburg, NJ).

20 Jauheen valmistus

Insuliini jauheet valmistettiin liuottamalla irtonainen kiteinen insuliini natriumsitraattipuskuriin, joka si- * 1 · sälsi täyteaineen (mannitoli tai raffinoosi tai ei lainkaan täyteainetta), jolloin kiinteän aineen lopulliseksi kons-25 entraatioksi saatiin 7,5 mg/ml ja pH-arvoksi 6,7 ± 0,3. Suihkukuivuria käytettiin sisääntulolämpötilan ollessa ; 110 - 120 °C ja nesteen syöttönopeuden ollessa 5 ml/min, mikä johti ulostulolämpötilaan 70 - 80 °C. Sitten liuokset suodatettiin 0,22 pm:n suodattimen läpi ja suihkukuivattiin : t.( 30 Buchi Spray Dryer -kuivurissa hienojakoisen valkoisen amor- WV fisen jauheen muodostamiseksi. Tulokseksi saadut jauheet i » Γ varastoitiin tiiviisti tulpalla suljettuihin säiliöihin » * ‘ · kuivaan ympäristöön (suhteellinen kosteus < 10 %).

17 116195

Jauheanalyysit

Jauheiden hiukkaskokojakauma määritettiin nesteen sentrifugointikerrostumisen avulla Horiba CAPA-700 Particle Size Analyzer -laitteessa ja sen jälkeen disergoimalla jau-5 heet Sedisperse A-ll:een (Micromeritics, Norcross, GA). Jauheiden kosteuspitoisuus mitattiin Karl Fischer -tekniikan avulla käyttäen Mitsubishi CA-06 Moisture Meter -kos-teusmittaria.

Insuliinin yhtenäisyys ennen jauheprosessointia ja 10 sen jälkeen mitattiin ihmisen insuliini -viitestandardiin verrattuna liuottamalla uudelleen punnitut osuudet jauhetta tislattuun veteen ja vertaamalla uudelleen liuotettua liuosta alkuperäiseen liuokseen, joka oli pantu suihkukui-vaimeen. Käytettiin viipymäaikaa ja piikin alaa rpHPCLrn 15 mukaan tarkoituksena määrittää, oliko insuliinimolekyyli kemiallisesti muuntunut tai hajonnut prosessissa. UV-absor-banssia käytettiin insuliinin konsentraation määrittämiseksi (aallonpituudella 278 nm) ja liukenemattomien kasautumien läsnäolon tai puuttumisen määrittämiseksi (aallonpi-20 tuudella 400 nm). Lisäksi lähtöliuoksen ja uudelleen muodostetun liuoksen pH-arvo määritettiin. Insuliinijauheen amorfinen luonne vahvistettiin todeksi polarointivalo- • * V.' mikroskoopin avulla.

%;,· Rottien aerosolialtistus » 25 Rottakokeet toteutettiin aerosolialtistushuoneessa.

; * *' Naaraspuolisia rottia (280 - 300 g) pidettiin paastolla yön : yli· Eläimet (21 - 24/koe) pantiin Plexiglas-putkiin ja * « * putket asennettiin 48-aukkoiseen, vain kuonon altistavaan aerosolialtistuskammioon (In-Tox Products, Albuquerque, . .t 30 NM). Ilmavirtaa hengitysvyöhykkeeseen pidettiin 7,2 - 9,8 1 it i l:ssa/min ja ilmavirta poistettiin tyhjöllä siten, että i » kammiossa vallitsi lievä negatiivinen paine (~ 1,5 cm H20) j '· mitattuna magnahelic-mittarilla. Aerosolialtistusajat oli- vat 5-20 minuuttia riippuen siitä, kuinka paljon jauhetta ^ 35 syötettiin kammioon. Jauheet syötettiin käsin pieneen Ven- » f » ’ » 18 116195 turi-suuttimeen, joka dispergoi jauhehiukkaset muodostaen hienojakoisen aerosolipilven. Venturi-suutin toimi paineessa, joka oli yli 104 kPa (15 psig), ja ilmavirta oli asetettu 7,2 - 9,8 l:aan/min. Venturi-suutin oli asennettu 5 kirkkaan Plexiglas-dispersiokammion (750 ml) pohjaan ja mainittu kammio kuljetti aerosolin suoraan vain kuonon altistavaan altistuskammioon.

Rottien aerosolikammion kalibrointi

Jauheen konsentraatio hengitysvyöhykkeessä mitattiin 10 ottamalla monta ajoitettua suodatinnäytettä hengitysvyöhyk-keestä In-Tox-suodatinpidikkeiden avulla tyhjövirrassa 2 1/min. Kammio kalibroitiin sekä eläinten kanssa että ilman niitä. Jauheen massa määritettiin gravimetrisesti. Jauheiden hiukkaskoko hengitysvyöhykkeessä mitattiin suih-15 keen osaskoon määrityslaatalla (In-Tox Products), joka oli asetettu hengitysreikään ja toimi virtausnopeuden ollessa 2 1/min. Kussakin vaiheessa jauheen massa määritettiin gravimetrisesti.

Jokaisessa jauhetestissä käytettiin 21 - 24 rottaa 20 ja aerosolialtistukset kestivät 5-20 minuuttia. Kolme rottaa tapettiin hetkellä Oja sitten hetkellä ~ 7, 15, 30, . 60, 90, 120, 180 ja 240 min aerosolialtistuksen päättymisen I I t ’ jälkeen. Eläimet nukutettiin, niiden vatsat avattiin ja ··';* suuri verinäyte otettiin vatsa-aortasta. Sitten eläimet ;*: 25 tapettiin nyrjäyttämällä niska sijoiltaan.

• ·' Veren annettiin hyytyä huoneenlämpötilassa 30 minuu- tin ajan ja sitten sitä lingottiin 20 minuutin ajan kier-V · rosnopeudella 3 500 rpm seerumin erotusputkissa. Seerumi joko analysoitiin välittömästi tai pakastettiin -80 °C:n j :*: 30 lämpötilaan, kunnes se analysoitiin. Mahdollisimman pian (0-7 min) aerosoliannostuksen päättymisen jälkeen 3 rottaa tapettiin, niiden veri otettiin ja niiden keuhkot huuh-·’ ” dottiin kuudella 5 ml:n erällä fosfaatilla puskuroitua suo- laliuosta (PBS). Insuliinin määrää lopullisessa yhdistetys- 19 116195 sä huuhtelunäytteessä käytettiin aerosoliannoksena rotan tapauksessa biologisen käyttökelpoisuuden laskelmissa.

Kädellisten altistusjärjestelmä Kädellisten aerosolitutkimuksiin käytettiin nuoria, 5 villinä vangittuja, urospuolisia cynomolgus-apinoita, kanta Macaca fascicularis (2 - 5 kg) (Charles River Primates, Inc. )(3-4 eläintä/ryhmä). Eläimille annettiin joko ihonalaisena ruiskeena Humulin-ainetta (Eli Lilly, Indianapolis, Indiana) tai ne saatettiin alttiiksi insuliinin jauhe-10 aerosolille. Kukin eläin pantiin vain pään altistavaan al-tistusyksikköön tutkittavan ilmakehän tuoreen saannin tuottamiseksi riittävällä virtausnopeudella (7 1/min) eläimen hapen minimitarpeen tuottamiseksi. Eläimiä pidettiin tuolin kaltaisessa laitteessa, joka piti ne suorassa istuvassa 15 asennossa. Suojukset olivat kirkkaat tehden eläimille mahdolliseksi niiden ympäristön näkemisen täydellisesti. Sisäinen katetri oli asetettu jalkaan siten, että verinäytteitä voitiin ottaa millä hetkellä tahansa. Apinat olivat täysin hereillä koko menetelmän ajan ja näyttivät olevan 20 rauhallisia. Kädellisten veri käsiteltiin samalla tavalla kuin rottien (katso edellä).

. , Kädellisten aerosolialtistusjärjestelmä sisälsi hen- gitysmonitorin, joka teki mahdolliseksi kunkin apinan si-' sään hengittämän ilman määrän määrittämisen. Tämä arvo kyt- 25 kettynä insuliinin konsentraatiomittauksiin hengitetyssä j ',· ilmassa teki mahdolliseksi laskea, kuinka paljon insuliinia tarkalleen kukin eläin hengitti sisään.

; ; ’: Ihmiskokeet

Insuliinia annettiin 24 normaalille ihmiskohteelle j .·. 30 ihonalaisesti sekä sisään hengittämällä aerosolisoituja ,···, kuivia insuliini jauheita. Kukin ihonalainen ruiske koostui i * • 10,4 U:sta Humulin R:ää, 100 U/ml (Eli Lilly, Indianapolis, : ·* Indiana). Kuivat insuliinijauheet olivat amorfisia ja val- mistettu suihkukuivaamalla, kuten edellä on kuvattu, , 35 20 paino-%:n kanssa mannitolitäyteainetta. Insuliinin kui- 20 116195 van jauheen annokset (5 mg) dispergoitiin suurinopeuksiseen ilmavirtaan hienojakoisen aerosolin muodostamiseksi, joka vangittiin kammioon. Kukin kohde hengitti sisään aerosoli-jauhetta ottamalla hitaan, syvän hengenvedon kutakin aero-5 soliannosta tai "henkäyksen". Jauhe annettiin kolmena henkäyksenä (yksi annos 31,9 U). Seerumin insuliinipitoisuus ja glukoosipitoisuus määritettiin ajan suhteen, kuten jäljempänä on kuvattu.

Seerumimääritykset 10 Seerumin insuliinipitoisuus rotilla, kädellisillä ja ihmisillä mitattiin käyttäen Coat-A-Count-radioimmunomääri-tyspakkauksia ihmisen insuliinin määrittämiseksi (Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, CA). Standardi-käyrät ajettiin kullakin näyte-erällä. Määrityksen herkkyys 15 oli noin 43 pg/ml. Määrityksen sisäinen vaihtelevuus (CV, %) on < 5 %. Glukoosimääritykset toteutti California Veterinary Diagnostics, Inc., West Sacramento, CA, käyttäen Glucose/HK Reagent System Pack -reagenssisysteemipakkausta Boehringer Mannheim/Hitachi 747 -analysointilaitetta var-20 ten. Määrityksen sisäinen vaihtelevuus (CV, %) on < 3 %.

Nopeuskokeissa aerosolin suhteellinen biologinen . . käyttökelpoisuus laskettiin vertaamalla annoksen avulla * ; säädettyä immunoreaktiivisen insuliinin (IRI) aluetta kon- ·;’ sentraatio-aika-profiilin käyrän alla (AUC) verrattuna käy- ··· 25 rän alla olevaan alaan, joka saatiin ihonalaisesta ruis- : keesta. Rotilla huuhdellun insuliinin kokonaismassaa käy- :tiV tettiin aerosoliannoksena. Jonkin verran insuliinia imey- :T: tyy, ennen kuin keuhkot voidaan huuhdella, joten tällä tek niikalla arvioitu annos on luultavasti lievä aliarvio ker- : 30 rostuneesta kokonaisannoksesta. Tämän oletetun häviön osal- * · ,···. ta ei tehty korjauksia.

» I

Apinakokeissa suhteellinen biologinen käyttökelpoi-> “ suus laskettiin samalla tavalla kuin edellä esitetyissä rottakokeissa, paitsi että keuhkojen huuhdellun insuliinin : 35 sijasta aerosoliannoksena käytettiin sisäänhengitetyn insu- t · 21 116195 liinin kokonaismäärää. Rotilla vain keuhkoihin kerrostunut aine, ei nenäkäytäviin ja kurkkuun kerrostunut insuliini, sisältyi annosarvioon. Apinoilla kaikki insuliini, joka saapui eläimeen, sisällytettiin annosarvioon.

5 Insuliinin imeytymisen tulokset rotilla

Kaikilla insuliinijauheilla, joita käytettiin eläinkokeissa, hiukkaskoko (massan mediaanihalkaisija) oli väliltä 1-3 pm ja kosteuspitoisuus < 3 %. Jauheiden insuliinin puhtaus oli > 97 % määritettynä rpHPLC:n mukaan. 10 Kuviossa 8 C esitetään edustavat kromatogrammit 20 % insuliinia sisältävästä valmisteesta. Jauheet tuottivat kirkkaan liuoksen, kun ne muodostettiin uudelleen liuoksiksi käyttämällä puhdasta vettä, jolloin ultraviolettiabsorbans-siarvo oli < 0,01 aallonpituudella 400 nm ja pH-arvo 6,7 ± 15 0,3. Kuviossa 9 esitetään edustavat ultraviolettispektrit 20 % insuliinia sisältävästä valmisteesta.

Seuraavat kolme insuliini jauhevalmistetta testattiin rotilla aerosoleina In-Tox-altistuskammiossa, jossa oli 48 aukkoa.

20 1. 87,9 % insuliinia; 11,5 % natriumsitraattia; 0,6 % sitruunahappoa.

2. 20 % insuliinia; 66 % mannitolia; 12,4 % natrium-'** sitraattia; 0,6 % sitruunahappoa.

‘ 3. 20 % insuliinia; 66 % raffinoosia; 12,4 % nat- 25 riumsitraattia; 0,6 % sitruunahappoa, j Taulukossa 1 esitetään luettelo avainmittauksista : kolmesta erilaisesta rotan altistuskokeesta, mukaan luettu- na aerosolin karakterisointi hengitysvyöhykkeessä ja kam- « mion toimintaolosuhteet. Venturisuuttimeen syötetystä jau-; 30 heesta osa saavutti rottien hengitysvyöhykkeet (34 - 67 %) ,*··, seiniin tapahtuvien häviöiden vuoksi, jotka johtuivat jau- heen törmäyksestä ja epätäydellisestä dispergoitumisesta : *·· jauheen syötön aikana. Aerosolin hiukkaskoko hengitysvyö- :(ii* hykkeessä oli kuitenkin ihanteellinen keuhkoihin kerrostu- , 35 misen kannalta (1,3 - 1,9 pm) ja se oli jonkin verran pie- 22 116195 nempi kuin alkuperäisen valmisteen hiukkaskoko (2,0 -2,8 pm) johtuen suurempien hiukkasten valikoivasta häviöstä eläimen altistuskammiossa.

5 Taulukko 1

Rotan aerosolialtistusmittaukset 88 % insu- 20 % insu- 20 % insuliinia liinia, liinia, raf- mannitoli finoosi

Virtausnopeus 7,2 1/min 9,6 1/min 9,8 1/min kammioon 10 Jauhemassan medi- 2,2 pm 2,8 pm 2,0 pm aanihalkaisij a (MMD)

Jauheen syöttö 70 mg 255 mg 260 mg kammioon 15 Jauheen syöttö- 5 min 14 min 20 min aika

Jauhetta hengi- 40 mg 171 mg 88 mg tysvyöhykkeessä

Insuliinia hengi- 35 mg 34 mg 18 mg 20 tysvyöhykkeessä

Prosenttia jau- 57 % 67 % 34 % heen kokonaismää-rästä hengitys-vyöhykkeessä 25 Massan aerodynaa- 1,1 mg/1 1,3 mg/1 0,45 mg/1 • j. minen mediaani- halkaisija (MAD) * · · * Hiukkaskoko hen- 1,4 pm 1,9 pm 1,3 pm ::: gitysvyöhykkeessä : 30 Huuhtelussa tai- 30,7±5,2 pg 12,7±6,9 pg 31,6±12,9 pg teenotettu insuliini : Seerumin insulii- 104 210 150 nin AUC (ng 35 min/ml)

Taulukko 2 esittää rotan seerumin insuliini- ja glu-’ .· koositulokset kolmesta aerosolikokeesta ja yhdestä ihon- ; alaisen ruiskeen kokeesta. Kuviot 3A ja 3B esittävät see- » 23 116195 rumin immunoreaktiivisen insuliinin (IRI) konsentraatio-aikaprofiileja ja seerumin glukoosin konsentraatio-aikapro-fiileja kolmen aerosolina annetun valmisteen osalta. Taulukko 3 esittää insuliinin tmax-arvot ja glukoosin tmln-arvot 5 kolmesta eri kokeesta sekä aerosolin suhteellisen biologisen käyttökelpoisuuden verrattuna ihonalaiseen ruiskeeseen.

« * · • · 24 ^195

Taulukko 2

Seerumin insuliini- ja glukoositulokset rotilla

Valmiste Antotapa Aika Seerumin insuliini Seerumin glukoosi pr (min) (pg/ml + 1 keski- (mg/dl + 1 keski- ^ hajonta) n e 3 rot- hajonta) n * 3 rot- taa/ajankohta taa ajankohta 88 X insuliini Aerosoli 0 230±184 _106i 12_ (Aerosolialtlstus lopetettu Aerosoll 12__10201312__114110 hetkellä 5 minuuttia) Aerosoli 21 165±768 81110

Keskim. annos - 31 ^g/rotta__Aerosoli__36__6761764__6617_ __Aerosoli__66__6841416__62115_ __Aerosoli 96__56B1128__65110_ __Aerosoli 126__5641260__73111_ __Aerosoli 186__7121140 9315 20 Z insuliini/mannitoli Aerosoli 0 476156 165118 15 (Aerosollaitistus lopetettu Aerosoli__22__14761428__117115_ hetkellä u min) Aerosoli 35 24801892 101119

Keskim. annostus ·= 13 ^g/rotta Aerosoli 57 1204164__64113_ __Aerosoli 87__10841396__63117_ __Aerosoli 117__6641180__105138_ 20 Aerosoli 147__12281416__108122_ __Aerosoli 207__6761100 119133 • 20 * insuliinl/rafflnoosl Aerosoli 0 426197 _157137_ (Aerosolialtlstus lopetettu__Aerosoli 27__294812816__139146_ hetkellä 20 min) Aerosoli 42 15041592 181111 25 ,, , Keskim. annos 32 ,ug/rotta__Aerosoli__57__12721496__12414 5_ * ’*__Aerosoli 87__8521164__128117_ M.'__Aerosoli 117__6041156__12419_ __Aerosoli 147__5321172__172112_ 20 Z lnsulilnl/mannitoll__Aerosoli 207__5561100__218134_ j 0q Annos 30 ^ug insullinla/rotta Ihonalaisesti o 3601140 10715

Ihonalaisesti 15 1420013160 5312 _ Ihonalaisesti 30__101601720__2415_ ' “__Ihonalaisesti 60__11000*1080__2B16_ I I___Ihonalaisesti 90 244011160__2517_

Ihonalaisesti 120 35201B40 4913 ; ; ; oD -- : ----; 1 * Ihonalaisesti__180 12801B00 40117 Ί '___ Ihonalaisesti 240 |_4001260__77134_ 25 116195

Taulukko 3

Aerosolin ja ihonalaisen insuliiniruiskeen (SC) vertailu eläimillä

Rotta Rotta Rotta Rotta Apina Apina ihon-* Aerosoli Aerosoli Aerosoli ihonalai- Aerosoli g alai- 88 Z insulii- 20 Z insulii- 20 Z insuliini/ eesti 20 Z insuliini/ eesti nia ni/mannitoli raffinoosi mannitol!

Insuliini, max* 15 min 16 min 21 min 17 min 15 min 30 min

Glukoosi, min* 30 min 31 min 43 min 37 min 45 min 45 min — — ------- —..... -f- ------- 10 Glukoosin vähe- 77% 42% £2% 21% 43% 73% nemlnen

Suhteellinen bio- loginen kflytcB- 100% 10%*· 44%** 14%*· 100% 12%*** kelpoisuus *T-arvot mitattu aerosolialtistusjakson lopusta.

Glukopsi, min = aika > 85 %:iin maksimaalisesta vähenemi-15 sestä, joka havaittiin kokeessa.

**Perustuu keuhkojen huuhtelusta talteenotettuun insuliiniin aerosolialtistuksen lopussa.

*** Perustuu sisään hengitettyyn insuliiniin, sisältää häviöt nenäkäytäviin ja kurkkuun.

20

Kaikki kolme valmistetta tuottivat nopean insuliinin imeytymisen rotan systeemiseen verenkiertoon (kuviot 3A ja 3B). Biologinen käyttökelpoisuus ja glukoosivaste olivat suurempia jauheen osalta, joka sisälsi 20 % insuliinia/man- ! 25 nitolia (taulukko 3), vaikkakin on epävarmaa, onko ero mer- • * , "I kitsevä, koska ei toteutettu useita kerrannaiskokeita.

Kädellisten tulokset

* t I

: ·* Annos, joka oli vastaava kuin ihmiskokeessa käytetty (0,2 U/kg, ~ 27 pg/apina), annettiin ruiskeena neljälle V · 30 apinalle ihonalaisen ruiskeen tulosten saamiseksi, joihin aerosolituloksia voitiin verrata (kuviot 4A ja 4B). Taulu-: kossa 4 esitetään apinan aerosolialtistuksen tulokset. Tau- lukossa 5 esitetään seerumin keskimääräinen insuliini ja glukoosi aerosolialtistuksen ja ihonalaisen ruiskeen ta-

* 1 I

35 pauksessa. Aerosoliannos tuotti vankan insuliini- ja glu- * · '·;·* koosivasteen (suuri annos). Kuviossa 4 esitetään seerumin : keskimääräisten insuliiniprofiilien vertailu kahdesta aero- > t ! i » 26 116195 solikokeesta ja yhdestä ihonalaisen ruiskeen kokeesta. Näiden profiilien AUC-arvoista aerosolin insuliinin suhteellisen biologisen käyttökelpoisuuden laskettiin olevan 12 %.

5 Taulukko 4

Apinan aerosolialtistustiedot

Gravimet- Keskimää- Sisäänhen- Arvioitu Arvioitu Ruumiin- Arvioitu AUC

rlnen suo- rälnen gitetty sisäänhen- sisäänhen- paino insuliini- (ng min/ datin aerosolin tilavuus gitetyn gitetyn (kg) annos ml)

Massa konsent- (1) aerosolin insuliinin (,ug/kg) *1 A (mg) raatlo massa massa

Elsin ID_ (yUg/1) (/Ug)__(/Ug)_ n. 33-46__l/>7__178__8^96__1597__320 3,92 »1,5 347 *3, 33-4»__1^01__168__19,98 3363__673__3^81__176,6 1196 *3. 132-55__^97__162__14,6 8 2371__475__4^1__U5J__739 1® _____ 489±178

Ihmiskokeiden tulokset

Seuraavassa taulukossa 5 esitetään vertailevat tulokset insuliinin antamisesta hengityksen kautta ja 20 ihonalaisena ruiskeena. Hengityksen kautta aerosolina annettu insuliini imeytyi nopeammin (huippuarvo 20 minuutis-sa) kuin ruiskeena annettu (huippuarvo 60 minuutissa) glu-. ·, koosivasteen ollessa nopeampi (minimiarvo 90 minuutissa) .'t kuin ruiskeen tapauksessa. Aerosolin tapauksessa uudelleen 25 tuotettavuus oli yhtä hyvä ellei parempi kuin ruiskeella * sekä insuliini- että glukoosivasteen suhteen. Ruiskeannok- set säädettiin huolellisesti painon osalta, aerosoliannok-'* ' siä ei säädetty. Aerosoli-insuliinin biologinen aktiivisuus perustuen glukoosivasteeseen oli 28 - 36 % verrattuna ruis-; 30 keeseen. Aerosoli-insuliinin biologinen käyttökelpoisuus : ; perustuen insuliinikäyrän alla olevaan alaan oli 22,8 % verrattuna ruiskeeseen ryhmässä, joka sai kolme henkäystä.

1 » » 27 116195

Taulukko 5

Seerumin Insuliini- ja glukoositulokset ihmisillä

Insuliini

Kohde M s Annos/ Annos Seerumin Maksimin Suhteellinen ruiske kohtees- insuliinin aika biologinen tai sa* lisäys käyctökelpoi- rakkula .uU/ml suus perustuen 5 ' insuliinin AUC- _arvoon_ 1-24 (Ihonalainen 10,411 10,41) 5,8 - 20,9 60 mi» 100,0¾ ruiske) 7*24 (3 henkäystä) 76/0U 31,9U 6,1-28,5 20 min 22,1¾

Glukoosi 10 Seerumin Suhteellinen keskimaa- biologinen ak- raisen glu- tiivisuus perus- koosin vähe- Vähene- Maksimin Z ihon- tuen glukoosin nemlnen minen aika alaisesta vähenemiseen

Kohde M s mg/dl mg/dl ruiskeesta 1-24 (Ihonalainen 93,6 - 64,9 28,7 90 min 100¾ »00% . ruiske) lo 7*24 (3 henkäystä) 91,6-67,6 24,2 60 min 84,3% 27,4% *Laiteteho * 42 %

Ihmiskokeiden tuloksia on esitetty edelleen kuvissa 20 5A - 5B. Kuviossa 5A esitetään seerumin keskimääräinen insuliini ajan suhteen ihonalaisen ruiskeen (0) ja sisäänhen-ι·>·> gityksen (kolme henkäystä) (·) osalta. Samoin kuviossa 5B

on esitetty seerumin keskimääräiset glukoosipitoisuudet. Insuliinihuiput ja glukoosin minimiarvot on esitetty ku-25 vioissa 6A ja 6B, kun taas kohteiden välinen vaihtelevuus : ·' seerumin insuliini- ja glukoosipitoisuuksien osalta on esi- tetty kuvissa 7A ja 7B.

: Lisäksi apinoiden matalat sisäänhengitykset (ajoit tainen syvä ja matala hengitys) aerosolialtistusten aikana ; 30 eivät edusta optimaalista hengitysharjoitusta keuhkojen sy- ,vän kerrostumisen osalta. Odotettua suurempi biologinen käyttökelpoisuus havaittiin ihmisillä (kuvio 5), kuten odo-: “ tettiin, kun käytettiin optimaalista hengitysharjoitusta ja ’ .· aerosoliannos otettiin S ugittämällä suun kautta sisään 35 mieluummin kuin nenän kautta.

28 116195

Vaikka edellä esitetty keksintö on kuvattu jossakin määrin yksityiskohtaisesti kuvauksen ja esimerkkien nojalla ymmärtämisen selkeyttämiseksi, on ilmeistä, että tiettyjä muutoksia ja muunnelmia voidaan harjoittaa mukaan liitetty-5 jen patenttivaatimusten piirissä.

» » » * · i < |

> I

• I t I I i • I |

MM

» * »

* I

# » » 1*1 > 1 1 1 I * * i » * » « > *

> * I

i · t i

» I

f ! t # » t 5 » »

Claims (13)

116195 Patenttivaatimukset.

1. Menetelmä insuliiniannoksen aerosolisoimiseksi, tunnettu siitä, että tuotetaan insuliini kuivana 5 jauheena; dispergoidaan kuivatun jauheen määrä kaasuvir-taan aerosolin muodostamiseksi; ja vangitaan aerosoli kammioon, jossa on suukappale.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että insuliini ei sisällä oleellisesti 10 läpitunkeutumista edistäviä aineita.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että insuliini on läsnä kuivan jauheen muodossa olevassa kantaja-aineessa insuliinin painokon-sentraatiossa noin 5 - 99 %, jolloin kantajajauhe käsittää 15 hiilihydraatin, orgaanisen suolan, aminohapon, peptidin tai proteiinin.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että insuliinin kuiva jauhe käsittää hiukkasia, joiden keskimääräinen koko on alle 10 pm.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuiva jauhe käsittää yksittäisiä :Y: hiukkasia, jotka sisältävät sekä insuliinia että kantaja- ; ainetta, jolloin insuliinia on läsnä yksittäisissä hiukka- sissa 5-99 paino-%.

6. Menetelmä stabiilin, kuivan jauheen muodossa olevan insuliinikoostumuksen valmistamiseksi, tunnet- • · > t u siitä, että liuotetaan insuliini vesipitoiseen pusku- • * * • » « " riin liuoksen muodostamiseksi; ja suihkukuivataan liuos oleellisesti amorfisten hiukkasten tuottamiseksi, joiden ·'·: : 30 keskimääräinen koko on alle 10 pm. * 9

* ·...* 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, t u n - 1*. n e t t u siitä, että insuliini liuotetaan vesipitoiseen ,···, puskuriin yhdessä farmaseuttisen kantaja-aineen kanssa, t I ·” jolloin suihkukuivaamisen jälkeen tuotetaan kuiva jauhe, » * » M·· 35 jonka yksittäisissä hiukkasissa on insuliinia 5-99 paino-% 116195 ja jossa farmaseuttinen kantaja-aine on hiilihydraatti, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu mannitolista, raf-finoosista, laktoosista, maltodekstriinistä ja trehaloo-sista, orgaaninen suola, joka on valittu ryhmästä, joka 5 koostuu natriumsitraatista, natriumasetaatista ja natrium-askorbaatista, aminohappo, peptidi tai proteiini, joka tuottaa jauheen suihkukuivaamisen jälkeen.

8. Insuliinikoostumus annettavaksi keuhkojen kautta, tunnettu siitä, että se sisältää yksittäisiä 10 hiukkasia, jotka sisältävät insuliinia 5-99 paino-% farmaseuttisessa kantaja-aineessa ja joiden koko on alle 10 pm.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen insuliinikoostumus, tunnettu siitä, että koostumus ei sisällä 15 oleellisesti läpitunkeutumista edistäviä aineita.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen insuliinikoostumus, tunnettu siitä, että farmaseuttinen kantaja-aine käsittää hiilihydraatin, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu mannitolista, raffinoosista, laktoosista, 20 maltodekstriinistä ja trehaloosista tai orgaanisen suolan, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu natriumsitraatista, • ’ natriumglukonaatista ja natriumaskorbaatista.

: 11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen insuliinikoos- ·;· tumus, tunnettu siitä, että se koostuu oleellises- :v. 25 ti kuivan jauheen muodossa olevasta insuliinista, jonka . keskimääräinen hiukkaskoko on alle 10 pm.

12. Kuivan insuliinin käyttö keuhkojen kautta an- • # * nettavan lääkkeen valmistukseen.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen käyttö, t u n - ··· : 30 n e t t u siitä että insuliini on jonkin patenttivaatimuk- ’...· sen 8-11 mukaisen insuliinikoostumuksen muodossa. • · 116195