JP4961343B2 - 長時間作用型コロイド状インスリン製剤及びその調製 - Google Patents

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Description

本発明は、ヒト及び動物のI型及びII型糖尿病の治療のための、インスリンを基礎とする薬剤、特に注射用インスリン製剤の分野に関する。より正確には、本発明は、日々の非経口投与のために用いられ、糖尿病の患者又は動物の血清インスリン濃度を、昼夜を通じて、健常者における基礎濃度に近い値に保持することが可能な、コロイド状懸濁液からなる注射可能なインスリン製剤に関する。
本発明はさらに、該コロイド状インスリン懸濁液を調製する方法に関する。
糖尿病患者は、インスリンを1日に数回自己注射しなければならないという、非常に制限的で不完全な治療を受けることを強制されている。食事中又は食後の血糖値上昇を適正化するために吸収の速いインスリンを注射することとは別に、非常に重篤な副作用を防ぐために、日中及び夜間とも血清インスリンを基礎値に保持する必要がある。夜間は、患者自身が自己処置により所望のインスリン値に回復させる機会がないため、後者(夜間)における基礎値の適正化は特に困難である。
注射用インスリン製剤は、安定でなくてはならない。すなわち、その製剤に含まれるインスリンが保管中に分解してはならない。例えば、製剤は5℃で2年間保管した後も十分に有効でなくてはならない。注射用インスリン製剤は、インスリンに通常使用される注射システムに適した流体学的特性を有している必要がある。したがって、非常に細い注射針を通じて注射することができる、安定な、長時間作用型のインスリン製剤が緊急に必要とされている。このような製剤の開発が困難であることはかなり以前から知られており、多くの研究の課題となっている。
本開示において、「インスリン」とは、ヒトインスリン、動物インスリン、又はインスリン類似物を意味する。
本開示において、「長時間作用型インスリン製剤」とは、一方では投与後に患者に対して有害ないかなる低血糖のピークも避け、また他方では少なくも24時間に亘り血糖降下作用を維持する製剤を意味する。
本開示に関しては、「長時間作用型インスリン製剤」とは、一方では投与後に患者に対して有害ないかなる低血糖のピークも避け、また他方では少なくも24時間に亘り血糖降下作用を維持する製剤を意味する。
長時間作用型インスリン製剤に関するこれまでの技術的な提案のいくつかを下記に引用する。
例えば、長時間作用型ヒトインスリンであるNPHが知られている。これは、部分的に微結晶化したヒトインスリン/亜鉛/プロタミン複合体の懸濁液(例えば米国特許第US−B−5,834,422号に記載されているような)からなり、in vivoでタンパク質の放出を緩やかにすることが可能である。これらの懸濁液において、インスリンは、プロタミン及び亜鉛と複合体を形成して部分的に結晶化した沈殿物となっている。皮下注射後、インスリンの放出速度は、該沈殿物の生体内での溶解動態と、インスリンの分解動態とによりコントロールされる。この種のインスリンの作用時間は、速効型のインスリンの作用時間と比較すると長いが、16時間を超えることはなく、昼夜とも真にカバーする訳ではない。さらに、この長時間作用型インスリンNPHを投与した後には低血糖のピークが観察される。したがって、この製剤は、上記で定義したような真の長時間作用型のインスリンではない。
最近、米国特許第US−B−5,656,722号において、インスリンに類似した新規なタンパク質構造が開示された。これはGLARGINE(登録商標)と称され、製剤に取り入れられている。
また、タンパク質の持続放出形態を獲得する全く異なる方法が、米国特許第US−B−5,904,936号(欧州特許第EP−B−0734720号)に開示されている。
ここで開示されている手法は、インスリンを化学的に改変するのでも、インスリンをプロタミン及び亜鉛と複合させるのでもなく、両親和性のポリアミノ酸、例えばポリ(L−ロイシン−b−グルタミン酸ナトリウム)(以下、ポリ(Leu−ブロック−Glu)と称する)が水中で自己集合することによって形成される生体適合性のあるナノ粒子上に、ヒトインスリンを吸着させることからなる。この自己集合により、ナノ粒子のコロイド状懸濁液が生成される。このようなコロイド状懸濁液にヒトインスリンを接触させると、ヒトインスリンはナノ粒子上に自発的に吸着し、非共有結合性のインスリン/粒子複合体が形成される。皮下注射の後、このヒトインスリンは複合体から徐々に分離し、それにより血漿中インスリン濃度を長時間に亘って基礎値に近い値に維持することが可能となる。この方法の利点は、タンパク質変性を生ずる可能性のある界面活性剤に頼らず、非改変ヒトインスリン及び生態適合性のある重合体を、タンパク質変性を起こさない方法で使用していることである。
ヒトインスリンは、ポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子と、ポリ(Leu−ブロック−Glu)10mgに対してヒトインスリン最大量0.65mg、すなわち6.5重量%の割合で自発的に結合することが、米国特許第US−B−5,904,936号の実施例14に開示されている。米国特許第US−B−5,904,936号の実施例14における長時間作用型注射用インスリン製剤は、以下の点で改善し得る。
・該製剤は、特に29G、30G、又は31Gといった細い針を装着した注射器を使用できれば、注入の容易性が高まり有効である。数十年に亘って連日注射する必要性があるため、患者が結果として受ける不快感は大変なものである。
・該製剤は、インスリンの分解をさらに遅延させるように安定性がより高ければ有効である。
・該製剤を豚に皮下注射すると、顕著な浮腫及び紅斑を生じることがあり、これは、この製剤に対する局所耐容性に改善の余地があることを示している。したがって、この製剤は、長期間に亘って毎日投与するには適合し難い。
・該製剤は、濾過による滅菌が困難である。
国際公開第WO−A−01/37809号パンフレットの実施例9には、ポリ(Leu−ブロック−Glu)重合体からなるナノ粒子の懸濁液を含む、pH7.4の長時間作用型インスリン注射剤が記載されている。この懸濁液は、(調製品1mLあたり):インスリン80IU及び重合体56mg(すなわちインスリン/ポリ(Leu−ブロック−Glu)重量比は5%である)を含む。この懸濁液をビーグル犬に2IU/kgの割合で投与すると、約24時間に亘って放出が持続する。しかしながら、この製剤の安定性は、以下に示す本特許出願の実施例5に示すように、改善の余地がある。
この実験に基づき、本件出願人は長時間作用型インスリン注射剤の仕様を再定義する。
1.製剤は、小径の注射針(例えば29G、30G、又は31G)を用いた注射をより容易にして患者の心地よさを改善し、それにより患者の治療に対するコンプライアンスを改善することができれば有効である。
2.インスリン製剤は、製剤の性質が改変されず、ヒトインスリンが分解しなくなるように、特に4℃及び室温における安定性に改善の余地がある。
3.製剤は、数十年に亘る連日注射に適合するように、優れた局所耐容性を有するようになれば、大きく改善される。
4.このような製剤により提供されるインスリンの生体利用能は、可能な限り高いことが好ましい。
5.例えばその血糖降下作用により測定された製剤の有効性は、注射後少なくとも24時間に亘って可能な限り高いことが好ましい。
6.製剤は、患者が注射器を容易に満たすことができる流動性を有することが好ましい。
7.濾過によって滅菌できることは、製剤にとって決定的な利点となる。
米国特許第US−B−5,834,422号 米国特許第US−B−5,656,722号 米国特許第US−B−5,904,936号(欧州特許第EP−B−0734720号) 国際公開第WO−A−01/37809号パンフレット
このような状況を前提として、本発明の本質的な目的の1つは、上記に説明した仕様を完全に満たすことにある。
本発明の本質的な別の目的は、例えば皮下注射などの経路による単回投与後、血糖降下の実質的な効力が少なくとも24時間に亘って持続する、コロイド状懸濁液の形態の長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本質的な別の目的は、安定で、インスリンの構造及び生理活性を改変しない、コロイド状懸濁液の形態の長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、小径(例えばゲージ29G、30G、又は31G等)の注射針を通して容易に注入できる長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、小径(例えばゲージ29G、30G、又は31G等)の注射針を通して、患者が容易に注射器を満たすことができる、長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、治療効果の減弱、又は特に血糖降下作用の持続時間の減弱なしで、少ない注射量かつ高濃度(典型的には100IU/mL)のヒトインスリンを含有する、注射可能なコロイド状懸濁液の形態の長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、局所耐容性が良好であり毒性が低いことにより糖尿病患者の慢性的治療に適した、コロイド状懸濁液の形態の長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、インスリンが非改変のヒトインスリンからなる、コロイド状懸濁液の形態の長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、ポリ(Leu−ブロック−Glu)からなるナノ粒子を含有し、0.2μmのフィルターで濾過滅菌可能な、コロイド状懸濁液の形態の長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、ポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子を含有し、その粒子上にタンパク質が可逆的かつ非共有結合的に、変性することなく吸着された、コロイド状懸濁液の形態の長時間作用型インスリン製剤を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、上述の仕様を満たす製剤を生成し、また皮下注射に適した簡易な製剤形態を構成する、液体又は乾燥形態のコロイド状インスリン懸濁液を提供することにある。
本発明の本質的な別の目的は、これら長時間作用型コロイド状インスリン懸濁液を調製する方法を提案することにある。該方法は、実施が簡単で、タンパク質が変性せず、加えて製剤の性質の再現性が確実に保証される。
とりわけ上記の目的は、インスリンが結合した少なくとも1種のポリ(L−ロイシン−b−ナトリウムL−グルタミン酸)(以下、ポリ(Leu−ブロック−Glu)と称する)からなるナノ粒子の安定な水性コロイド状懸濁液を含有する長時間作用型注射用インスリン製剤に関する本発明により達成される。該製剤は、
I 該製剤のpHが
5.8≦pH≦7.0
好ましくは6.0≦pH≦7.0
II 該製剤のオスモル濃度O(mOsmolで表記)が、
250≦O≦800
好ましくは 250≦O≦600
特に好ましくは270≦O≦400
III Mv法で測定した該製剤の粘度v(mPa.sで表記)が低く、すなわち
v≦40
好ましくは v≦25
特に好ましくはv≦20
であることを特徴とする。
長時間作用型注射用インスリン製剤を構成することが可能なこの新規なコロイド状懸濁液の発明的基礎は、特に、以下のウインドウ内にて選択されたパラメータI、II、及びIIIの組み合わせにある。
・本発明の長時間作用型注射用インスリン製剤を構成する懸濁液の良好な安定性に寄与するpHのウインドウ
・製剤が良好な局所耐容性及び濾過滅菌に対する良好な適合性を有することを特に保障する浸透圧のウインドウ
・小径(例えばゲージ29G、30G、又は31G)の注射針を通して製剤を吸引して注射器を容易に満たすことができるような流体学的特性を製剤に付与することに関与する粘度のウインドウ
この新規な製剤の別の利点の1つは、コストが低いことである。
最後に、そして何よりも、この選択されたパラメータI、II、及びIIIの明白でない組み合わせにより、小径(例えばゲージ29G、30G、又は31G)の注射針を通して容易に注射し得るような流体学的特性が得られる。
さらに、本発明による製剤は、以下の特徴のうちの少なくとも1つ(理想的には全て)を有することが好ましい。
a.該製剤のオスモル濃度Oが、少なくとも1種の一価又は多価(例えば二価若しくは三価)の塩によって調整される。
b.ポリ(Leu−ブロック−Glu)の濃度が、60mg/mL未満であり、好ましくは10〜55mg/mL、特に好ましくは30〜55mg/mLである。
c.保持されたポリ(Leu−ブロック−Glu)の粒子の平均水力学的径Dhが、Md法により計測し、かつナノメートル(nm)で表記したとき、
10≦Dh≦150
好ましくは20≦Dh≦100
である。
d.インスリン/ポリ(Leu−ブロック−Glu)の質量比が、%で表記したとき、
3≦インスリン/ポリ(Leu−ブロック−Glu)
好ましくは5≦インスリン/ポリ(Leu−ブロック−Glu)≦11
である。
e.ナノ粒子に対するインスリンの最大結合Taが、Ma法により計測し、ポリ(Leu−ブロック−Glu)の質量に対する結合したインスリンの重量%で表記したとき、
10≦Ta
好ましくは 10≦Ta≦40
特に好ましくは12≦Ta≦25
である。
f.インスリンは、非改変ヒトインスリンである。
最後に、本発明による長時間作用型注射用インスリン製剤は、以下の本質的特性を有する。
・小径の注射針を通した吸引による注射器の充填における良好な適合性
・患者の心地よさを大きく改善して患者の治療に対するコンプライアンスを改善する、小径の注射針を通した「注入の容易性」
・卓越した安定性
・良好な局所耐容性
・標準投与量である0.6IU/kgをヒトに投与した後の、24時間に亘って持続する血糖降下活性
・粒径が小さいことによる、0.2ミクロンのフィルター上での濾過滅菌における適合性
この懸濁液は、以下の特性も有する。
・重合体の余分なコストを抑制する、重合体/インスリンの小さい重量比
・良好な局所耐容性、及び濾過滅菌における良好な適合性を保証する粒径範囲
・少なくとも24時間に亘って血糖降下作用を持続させると共に、容易な注入を可能にするbLE重合体の濃度範囲
長時間作用型注射用インスリン製剤に適したコロイド状インスリン懸濁液を得るためのこれらパラメータの選択は、種々の動物モデルを用いたインスリン製剤の薬物動態学的及び薬力学的活性の測定及び比較に関する多大かつ長期に亘る研究、並びにこの特定の懸濁液の「注入の容易性」、安定性、耐容性、及び生体適合性、注入可能な性質、及び注射針を通して吸引し得る能力に関する多数の研究の成果である。
製剤を構成する安定なコロイド状懸濁液は、ポリ(Leu−ブロック−Glu)共重合体の自己集合によって形成されたサブミクロン構造を有するナノ粒子を含有する。該ナノ粒子は、
(I)コロイド状懸濁液中において、変性することなく非共有結合的にインスリンと非溶解状態で自発的に結合(吸着)してナノ粒子/インスリン複合体を形成し、
(I)特に生体内において、持続的及び/又は遅延的にインスリンを放出することができる。
最後に、該ナノ粒子は、界面活性剤がなくても水相中で安定である。
本発明におけるナノ粒子からなるコロイド状懸濁液は、国際公開第WO−A−01/37809号パンフレットにて一般的な用語で記載された中から特定の1つを選択した結果である。この特定の選択は、上述した仕様の相矛盾する要求を最善の状態にすることを目的として多数の試験を行った後に見出された。
上述した仕様を満たす製剤、すなわち懸濁液の開発を可能にする特定のパラメータを選択するために、本発明者等は、長期に亘って多数の試験を行う必要があった。
懸濁液の安定性は、該懸濁液のpHを5.8〜7.0、好ましくは6.0〜7.0、特に好ましくは7.4未満に調整することによって最適化される。この安定性とは、一方においては、ポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子のコロイド状懸濁液の物理化学的安定性を示し、他方においては、治療的効果(高血糖のコントロール)の観点からのインスリン活性の本質的な安定性を示す。都合のよいことに、製剤は、例えば5℃で2年間保管した後も、安定な状態が維持される。
小径(例えばゲージ29G、30G、及び31G、又は直径0.15〜0.4mm及び長さ8〜20mm)の注射針を通して容易に注入されるという本発明の製剤の特記すべき特性は、注射器のピストンにかかる力を測定することにより評価される。例えば、この力は、理想的な値、例えば約40ニュートン、好ましくは約30ニュートンのオーダーを超えないことが望ましく、流速については1mL/分又はそれ未満でないことが望ましい。驚くべきことに、低い剪断勾配にて測定した(下記のMv法によって測定した)粘度は、小径の注射針を通してコロイド状懸濁液を注入するのに要する力を完全に支配する訳ではない。注入の際に加える必要のある力は、ポリ(Leu−ブロック−Glu)の濃度と共に減少することを証明したことは、本件出願人の功績である。理想的には、本発明によれば、ポリ(Leu−ブロック−Glu)の濃度は、作用の持続時間と、注入の容易性とが最適な妥協点を提供するように調整され得る。この最適な条件は、重合体濃度10〜60mg/mL、好ましくは20〜55mg/mLにおいて得られる。
小径(例えばゲージ29G、30G、及び31G、又は直径0.15〜0.4mmかつ長さ8〜20mm)の注射針を通して製剤を吸引することにより注射器を容易に充填することができることも、本発明が意図する特徴である。典型的には、この操作は、容積500μLにつき例えば120秒以内、好ましくは60秒以内、特に好ましくは30秒以内に遂行されなければならない。
ナノ粒子のコロイド状懸濁液から構成される製剤の「注入の容易性」に関して示したこととは対照的に、注射器の迅速な充填を可能にする本製剤の能力は、実質的に懸濁液の粘度(下記のMv法によって測定)に依存することを証明したことは、本発明者等の功績である。上記の条件を満たす迅速充填は、粘度v(下記に説明するMv法により測定)が、例えば40mPa.s以下、好ましくは25mPa.s以下、特に好ましくは20mPa.s以下、又は実際的には15mPa.s以下であるときに得られる。
(Mv法)
本発明によれば、粘度v(20℃におけるmPa.sで表記)で表される重要なパラメータは、例えば20℃において、コーンアンドプレート構造(4cm、2℃)を装着したAR1000粘度計(TAInstrumets)を用いて測定され得る。粘度vは、剪断勾配10s−1にて測定される。
懸濁液のオスモル濃度O(mOsmで表記)を270〜800、好ましくは27〜600、特に好ましくは270〜400に調整することによって粘度を低下させる手段を発見したことも本発明者の功績である。
好ましくは、このオスモル濃度の調整は、例えばグリセロール、スクロース、又はその他のポリヒドロキシル化分子のような中性分子を加えるのではなく、少なくとも1種の塩、特に1種又は2種以上の一価及び/又は多価(例えば二価若しくは三価)の塩、を加えることによって達成される。これらの塩は、例えば以下のファミリー、すなわち塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化亜鉛、リン酸一水素若しくはリン酸二水素ナトリウム若しくはカリウム、塩化マグネシウム若しくはカルシウム、クエン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、又は皮下注射に適していることが当業者に周知の任意の他の塩から選択され得る。
本発明の特記すべき特徴によれば、多価塩は、それらが一価塩よりも強い流動化作用を有するならば、オスモル濃度を調整するための好ましい候補である。
有利には、この多価塩は、例えば塩化亜鉛、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、リン酸二ナトリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、硫酸ナトリウム又は硫酸カリウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
本発明によれば、ナノ粒子は小さく、より正確には、Md法により測定した水力学的径Dh(nmで表記)が、例えば以下の順でより好ましい:10≦Dh≦150、10≦Dh≦100、20≦Dh≦100、10≦Dh≦50、15≦Dh≦40。
このようにポリ(Leu−ブロック−Glu)の粒径を選択することによる効果の1つは、中でも、本発明による製剤が、孔径0.2μmの滅菌フィルターで容易に濾過可能であり、それにより滅菌された注射剤が容易かつ低コストで得られることである。また、驚くべきことに、以下の実施例に示すように、これら粒子の局所耐容性が、より大きい粒子よりも良好であることは明らかである。
(Md法)
ポリ(Leu−ブロック−Glu)の粉末を、約50g/Lの濃度で水中に懸濁し、該懸濁液を25℃で一晩撹拌する。その後、この懸濁液を0.15Mの塩化ナトリウム水溶液で希釈して、最終的なポリ(Leu−ブロック−Glu)の濃度を0.01〜0.5g/L、好ましくは0.2g/Lとする。この懸濁液を1時間撹拌した後、波長488nmの垂直偏光したレーザー光で作動する、Brookhaven社の散乱光装置の散乱セル内に導入する。水力学的径は、「Surfactant Science Series」volume 22 Surfactant Solutions,Ed.R.Zana,chap.3,M.Dekker,1984に記載された、加算法を用いた電場自己相関関数によって算出する。
本発明の他の好ましい特徴によれば、本発明に従って選択されたポリ(Leu−ブロック−Glu)重合体は、以下の特徴を有する。
ポリ(Leu−ブロック−Glu)に対するインスリンの最大結合率Taが、Ma法により測定し、ポリ(Leu−ブロック−Glu)の質量に対する結合したインスリンの質量%として表記したとき、
10≦Ta
好ましくは 10≦Ta≦40
特に好ましくは12≦Ta≦25
である。
(Ma法)
(a)インスリンの水性溶液の調製:凍結乾燥した組み換えヒトインスリンを、最大15分間かけて、容積Vの0.01N塩酸溶液に注入する。次いで、この溶液を同じ容積Vの0.01N NaOH溶液に注入する。1N水酸化ナトリウム溶液を用いて、pHを7.2〜7.4に調整する。該溶液を30分間緩やかに撹拌する。インスリンの質量及び容積Vは、最終溶液の所望の容積V’の関数として、インスリン濃度が100IU/mL、120IU/mL、及び140IU/mLとなるように算出する。
(b)インスリン製剤の調製:凍結乾燥したポリ(Leu−ブロック−Glu)を、11mg/mLの速度でインスリン溶液に加える。これらの混合液を脱気した後、25℃にて傾斜攪拌機(tilting stirrer)で2時間撹拌し、再び脱気する。pHを1N HCl溶液にて7.2〜7.4に調整し、該混合物を室温で一晩撹拌(傾斜攪拌機)する。
(c)遊離インスリンの評価:該製剤をサイズ排除液体クロマトグラフィーのカラムに、非解離条件下で注入し、遊離インスリンを蛍光定量法にて評価する。
1つの有利な変形として、懸濁液中のナノ粒子と結合したインスリンは、非改変インスリンである。
本発明に関して、非改変インスリンは、インスリンの基本構造が全く変換されていないか、又はそのアミノ酸の側基(side group)が全く変更されていない、組み換え又は非組み換えインスリンである。
有利には、本発明の製剤を構成する懸濁液は、好ましくはフェノール類、クレゾール類(例えばメタクレゾール)、メチル、プロピル、若しくはブチルパラヒドロキシベンゾエート、又は当業者に周知の任意の他の保存剤(例えばL.A.Gatlin等によるInjectable Drug Development,P.K.Gupta,Interpharm Press,Denver,Colorado,1999の記事を参照し得る)、並びにそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の保存剤を含有する。
ポリ(Leu−ブロック−Glu)の合成方法、及び水性懸濁液中におけるポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子の製造方法は、国際公開第WO−A−01/37809号パンフレットに記載されている方式及び提案に従って実施することが好ましい。
インスリンが結合したポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子は、水性溶媒中で安定な懸濁物として存在するのみならず、安定な固体の状態、好ましくは粉末状態でも存在し得る。したがって、本発明はさらに、ポリ(Leu−ブロック−Glu)のインスリン結合ナノ粒子を含むこと、及び本発明の製剤を構成する上記に定義した懸濁液から得られることを特徴とする固体、好ましくは粉末状固体に関する。このことは、任意の周知の適切な手段、例えば凍結乾燥、微粒化、又は乾燥により行われる。
長時間作用型注射用インスリン液体製剤の調製方法は、インスリンが負荷されていないポリ(Leu−ブロック−Glu)に関与し、少なくとも1種のポリ(Leu−ブロック−Glu)及びインスリンを、好ましくは撹拌しながら水性溶媒中に懸濁させ、必要であれば賦形剤を添加してpH値を5.8〜7.0に調整し、場合により得られた懸濁液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することを本質的に含む。
インスリンとナノ粒子とは、幾つかの方法により結合させ得る。その非限定的な例を以下に示す。
第一の方法では、インスリンを含有する水相を、ポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子のコロイド状懸濁液と接触させることによって、インスリンと粒子とを結合させる。より正確には、中性pHのナノ粒子の等張懸濁液を、60mg/mL又はそれ以上の濃度(最終的な懸濁液の所望の濃度に従う)に再構成する。次いで、濃縮したインスリン溶液(通常、500〜600IU/mL−pH7〜8−等張)を、迅速に用いるためにインスリン粉末から調製する(酸媒体中に溶解、次いで中性化)。2つの溶液を2〜3分間撹拌して混合し、この段階の後、場合により2〜3時間の「成熟」段階が続く。次いで、pHを5.8〜7.0の値に調整する。
第二の方法は、粉末状態のポリ(Leu−ブロック−Glu)を、例えば濃度100〜200IU/mLのインスリンを含有する水相と(混合により)接触させることを本質的に含む。
本発明の本質的な特徴の1つ、すなわちpHを5.8〜7.0、好ましくは6.0〜7.0とすることに注意を払うことが重要である。この要素は、ポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子の懸濁液の安定性及び局所耐容性に重要な役割を果たす。pHは、任意の公知かつ適切な手段、特に例えば以下の方法による酸性化により調整し得る。
1 0.1N塩酸をインスリン結合懸濁液に添加する(中間体が沈殿し、これは約1時間撹拌した後消失する。)。
2 0.1N酢酸をインスリン結合懸濁液に添加する(中間体は沈殿しない)。
酢酸の添加(−2−)がより好ましい。
本発明に従って製剤を調製する際、必要であれば賦形剤を添加してpH値を5.8〜7.0に再調整し、場合により、得られた懸濁液を孔径0.2μmのフィルターで濾過することによって滅菌することが可能である。
これらの賦形剤は、特に、フェノール類、クレゾール類(例えばメタクレゾール)、メチル、プロピル、若しくはブチルパラヒドロキシベンゾエート、又は当該技術分野にて周知の任意の他の保存剤(L.A.Gatlin等によるInjectable Drug Development,P.K.Gupta,Interpharm Press,Denver,Colorado,1999の記事を参照し得る)、並びにそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の保存剤であり得る。
pHの調整、及び賦形剤の添加の両方に関する混合条件は、従来通りであり、特に温度、圧力、及び撹拌に関しては、当業者の能力の範囲内にある。
最後に、懸濁液は、例えば凍結乾燥、微粒化、又は乾燥など、当該技術分野にて周知の任意の従来の方法により、粉末状固体に変換され得る。
本発明の別の特徴の1つによれば、本発明は、ポリ(Leu−ブロック−Glu)/インスリン懸濁液の薬学的及び獣医学的用途に関する。主な用途は糖尿病、より正確にはI型及びII型糖尿病の治療である。
したがって、本発明はさらに、上記に定義した通りのポリ(Leu−ブロック−Glu)/インスリンのコロイド状懸濁液を含有する製剤、及び/又は、同様に上述した方法により得られる製剤、及び/又は上記に定義した粉末状固体、を含むことを特徴とする薬剤に関する。
薬剤は、好ましくは、糖尿病の治療、より正確にはI型及びII型糖尿病の治療を意図するものである。
本発明の1つの有利な条件によれば、本発明における薬剤は、反復注射による投与計画において、皮下注射後、糖尿病患者に基礎インスリン濃度を少なくとも24時間与えることができる長時間作用型注射用ヒトインスリン製剤と同等である。
本開示において、基礎インスリン濃度とは、健康な個人における一般的な血中濃度、すなわち30picomol/Lとして理解すべきである。
本発明はさらに、インスリン、好ましくは非改変インスリンが結合したポリ(Leu−ブロック−Glu)のナノ粒子の安定な水性コロイド状懸濁液を含有する製剤に基づく、上述した薬剤を、患者に投与することを本質的に含むことを特徴とする、糖尿病、特にI型及びII型糖尿病の治療方法に関する。
本方法は、注射、好ましくは皮下注射による連日投与を含むことが好ましい。
本発明による薬物は、上述した粉末状個体と、任意にて、懸濁液を調製するための水性溶媒とを含む形態もとり得る。
結果として、本発明は、一方では上記に定義した粉末状個体と、他方では別個にて、投与前にそれによって本発明に従った製剤を構成する懸濁液が再構成される水性溶媒とを含む製剤形態も包含する。
以下の実施例は、その異なる製品/方法/用途の特徴における本発明の理解を深める。これら実施例は、ポリ(Leu−ブロック−Glu)のインスリン結合ナノ粒子の懸濁液を基礎とした、本発明による製剤の調製について説明するものである。また、これら実施例では、先行技術によるポリ(Leu−ブロック−Glu)/インスリン製剤と比較することにより、本製剤の構造的特徴及び性質を表す。
<実施例1>25/35ジブロックポリ(Leu−ブロック−Glu)の合成
38.9gのNCA−GluOMe(0.208mol)及び156gのN−メチルピロリジン−2−オン(NMP)を、撹拌しながら、サーモスタットで30℃に制御された0.5リットルの反応器内に導入した。溶解後、0.452Mアンモニアのメタノール溶液5.78g(1.25mol%/NCA)を加えた。重合は、ガスベル瓶(gas bell jar)内に放出された二酸化酸素を測定することにより監視し、1860cm−1及び1790cm−1におけるNCAの振動バンド特性の消失によって確認した。30分後、5219gのNMP中に23.3gのNCA−ロイシン(0.149mol)を溶解した溶液を導入した。10分間の反応後、温度を60℃に上昇させた。重合を上記のように監視した。重合は1〜2時間後に完了した。上記で得られた反応混合物の温度を80℃に上昇させた。反応媒体に、42.0gの塩酸水溶液(35質量%)を、機械的に撹拌しながら30分間に亘って加えた。次いで、反応器を60Pa(600mbar)の減圧下にて6時間置いた。次いで、42.0gの35%塩酸と167.9gの水との混合物を60分間に亘って加え、引き続き、25Pa(250mbar)で18時間という第二の真空段階に置いた。次いで、反応混合物を50℃に冷却し、水酸化ナトリウム水溶液(35質量%)で中和した。NMP及び中和反応中に形成された塩化ナトリウムは、1000ダルトンのMWCO膜を用いて、20倍量のMilli Q水(Pellicon II system,Millipore)に対して、膜分離法(diafiltration)により除去した。これにより、担体ナノ粒子の安定な水性コロイド状懸濁液が得られた。最後に、ナノ粒子の懸濁液を凍結乾燥した。プロトン核磁気共鳴によりロイシン単位の含有量を測定した(Gluの4Hに対する2.10、2.22、及び2.58ppmのシグナル、並びにLeuの6Hに対する0.85ppmのシグナル)。
<実施例2>25/70ジブロックポリ(Leu−ブロック−Glu)の合成
146.4gのNCA−GluOMeを586gのNMP中に溶解し、ここに0.48Mアンモニアのメタノール溶液18.43gを加えた。NCA−GluOMeの重合が完了した際、43.9gのNCA−Leuを708gのNMPに溶解した溶液を導入し、単量体が消失するまで、NCA−Leuの重合を監視した。次いで、媒体を80℃に加熱して、129.4gの35%HClを30分間〜1時間に亘って滴下した。60Pa(600mbar)の真空下に6時間置いた後、517.5gの水と混合した129.4gの35%HClをさらに加えた。次いで、25Pa(250mbar)の真空下に18時間置いた。このステップの後、温度を50℃に低下させ、水1リットルを導入した後、280mLの35%NaOHを加えて、pHを7.4とした。次いで、溶液を濾過し(5μm)、水中で透析して(カットオフ閾値100Da)溶媒及び塩を除去し、最後に濾過した(0.22μm)。この懸濁液は、直接使用しても、又は例えば水の蒸留、若しくは凍結乾燥など、さらなる処理を受けてもよい。
<実施例3>本発明における長時間作用型インスリン懸濁液の調製
(3.1 濃度60mg/gのポリ(Leu−ブロック−Glu L−グルタミン酸ナトリウム)(P)のナノ粒子の中間体コロイド状懸濁液の調製)
懸濁液は、層流フード(laminar flow hood)下で、又は無菌室内で調製した。
50gの凍結乾燥状態の実施例2のポリ(Leu−ブロック−Glu)重合体(水を約1%含有する)、及び757gの注射用水を、3Lのガラス製フラスコ内に連続して導入した。懸濁液を、マグネットスターラーバーを用いて、少なくとも12時間激しく撹拌した。フラスコ内はやや真空(50〜100mbar)となった。溶液に10.6gの30%NaCl及び6.7gの1N NaOHを加えて、pHを7.2に、オスモル濃度を300mOsmに、重合体濃度を60mg/mLに調整した。
(3.2 濃度590IU/mLの中間体インスリン溶液の調製)
活性が28.4IU/gであり、含水率が7.7%である4.5gの組み換えヒトインスリン(粉末)をガラス製フラスコ内に導入し、181gの水を加え、マグネットスターラーにてゆっくり撹拌して、インスリンを分散させた。4.0gの1N HClを加えて、透明な酸性インスリン溶液を得た。次いで、5.6gの1N水酸化ナトリウム溶液を加えて、pH7〜8の最終的な溶液を得た。6.1gの30%NaClを加えて、オスモル濃度を調整した。
NPの懸濁液と混合する前に、溶液を0.2μmのポリエーテルスルホン膜で濾過した。
(3.3 賦形剤溶液(140mMフェノール、140mM m−クレゾール、0.1N酢酸)の調製)
以下を1Lフラスコ内に連続して導入した。
・13.2gのフェノール(M=94g/mol)
・100gの水
・15.1gのm−クレゾール(M=108g/mol)
・100gの1N酢酸
・771.7gの水
溶液を少なくとも30分間撹拌して、透明な溶液を得て、次いで0.2μmのPVDF膜又はPTFE膜で濾過した。
(3.4 長時間作用型コロイド状インスリン懸濁液Aの調製)
(オスモル濃度O=300mOsm、pH=6.5、ポリ(Leu−ブロック−Glu)Cpolの濃度=42mg/mL、インスリンであるCinsulinの濃度=3.5mg/mL)
800gの懸濁液Pを1リットルのフラスコ内に導入した。196gの濃度590IU/mLのインスリン溶液を、マグネットスターラーにてゆっくり撹拌しながら加えた。撹拌を1/4時間維持した後、混合物を25℃で一晩放置した。次いで、混合物に171gの賦形剤溶液を加え、溶液を4時間撹拌した。得られた製剤を0.2μmのポリエーテルスルホン膜で濾過した。
<実施例4>本発明による長時間作用型インスリン懸濁液Aの粘度及び水力学的径
粘度の測定は、20℃にて、コーンアンドプレート構造(4cm、2°)を装着したAR1000粘度計(TAInstruments)を用いて行った。粘度を剪断勾配10s−1に関して測定した。
粘度は、25mPa.sであった。
Md法により測定した、懸濁液H、M、及びLの粒子の水力学的径は、35nmであった。
<実施例5>異なるpH値における長時間作用型インスリン懸濁液の比較安定性
・100IU/mLの組み換えヒトインスリン
・42mg/mLの実施例1のポリ(Leu−ブロック−Glu)重合体
・21mMフェノール及びメタクレゾール
を含有する第一の薬剤的インスリン懸濁液Mを、上記の実施例3に従って調製した。そのpHを6.5±0.1に、オスモル濃度を300±20mOsmolに調整した。
組成物Mと同一の、第二の比較用長時間作用型薬剤的インスリン懸濁液、Comp1を、本発明の懸濁液とは対照的に、そのpHを7.2±0.1に調整した以外は、同一の方法で調製した。オスモル濃度Oは、再び300±20mOsmolであった。
薬剤的懸濁液M及びComp1について、37℃にて加速安定性試験を行った。各調製品A及びBについて、pH、オスモル濃度、インスリン結合ナノ粒子の水力学的径、及び非変性インスリンの量を時間の関数として測定し、安定性を監視した。
調製品M及びComp1中のインスリンを測定するため、2mLのトリフルオロ酢酸(TFA)に0.1mLの調製品0.1mを溶解した。次いで、溶液をBiobasic(登録商標)C8カラム内に注入してタンパク質のHPLC分析を行った。これにより、調製品中の非変性インスリンが測定される。非変性インスリンの割合が95%を下回ると、タンパク質調製品の時間制限に到達する。
以下の表に示すように、2つの調製品M及びComp1に関するpH、オスモル濃度、及びナノ粒子の直径は安定していた。
表1に、製剤M(pH6.5)及びComp1(pH7.4)のpH、オスモル濃度、及び粒子の水力学的径の変化、並びに非変性ヒトインスリンのパーセントを示す。
Figure 0004961343
pH6.5に維持された本発明の懸濁液Mは、21日後においてもインスリンの95%が非変性であることから、加速試験条件下で卓越した安定性を有することが分かる。一方、pH7.2の製剤Comp1では、非変性インスリンの量はt=7日から95%以下に低下する。したがって、驚くべきことに、本発明の長時間作用型インスリン製剤中のインスリンの安定性は、僅かに酸性のpHにおいて非常に良好であった。
<実施例6>本発明の長時間作用型インスリン懸濁液、及び国際公開第WO−A−01/37809号パンフレットにおけるポリ(Leu−ブロック−Glu)を基礎とし、本発明に従った選択に属さない長時間作用型インスリン懸濁液の局所耐容性の比較
実施例3に対応する本発明における懸濁液Hの局所耐容性と、本発明に従った選択に属さない中性pHのポリ(Leu−ブロック−Glu)懸濁液とを比較する試験を実施した。
本発明における懸濁液Mは、
・100IU/mLの組み換えヒトインスリン
・42mg/mLの実施例3のポリ(Leu−ブロック−Glu)重合体
・21mMのフェノール及びメタクレゾール
を含有し、上記の実施例3に従って調製した。そのpHを6.5±0.1に調整した。
本発明に属さない比較用懸濁液Comp2を、特許文献4に従ってポリ(Leu−ブロック−Glu)コポリアミノ酸から調製した。該懸濁液は、
・100IU/mLの組み換えヒトインスリン
・ロイシン40単位及びグルタミン酸ナトリウム60単位から形成された100mg/mLのポリ(Leu−ブロック−L−グルタミン酸ナトリウム)(粒子の水力学的径は、80nmである)
を含有する。
この製剤Comp2を上記の実施例3に記載した手順により調製した。そのpHを7.4±0.1に調整した。
上記の懸濁液M及びComp2、並びに0.50mLの0.9%NaCl溶液(陰性対照)を、9匹の飼育豚の腹部に皮下注射した。注射後、臨床的徴候(紅斑及び浮腫)を3日間評価した。
陰性対照(NaCl)は、臨床的反応を生じなかった。
調製品Comp2は局所反応を生じ、これは24時間まで増大した。この段階で、中程度〜顕著(pronounced)と等級分けされた紅斑及び浮腫により特徴付けられる。この反応は、約3日で消失した。
調製品Mは、非常に軽微な、一過性の局所反応を誘導した。2〜3匹の動物は、12〜24時間後、非常に軽微な紅斑を示し、一般的には24時間までに非常に軽微な浮腫が観察された。
このように、本発明における懸濁液Mの局所耐容性は、懸濁液Comp2と比較して著しく優れている。
したがって、Comp2とは対照的に、本発明の懸濁液Mは、薬剤の連日投与を可能にする。
<実施例7>本発明による製剤Aの充填時間
ゲージ29かつ長さ8mmの注射針を通した注射器の充填時間を、オスモル濃度を増加させながら測定した。
実施例3に従って、本発明の懸濁液を調製した。該懸濁液は、pH6.5であり、濃度43mg/mLであった。
充填容積は、0.5mLであった。
懸濁液のオスモル濃度Oを、定量のNaClを加えて調整した。
得られた結果を、下の表2に示す。
Figure 0004961343
このように、本発明に従ってオスモル濃度Oを調整することにより、注射器の充填時間を十分に短縮でき、患者の連日使用を容易にすることができる。

Claims (18)

  1. インスリンが吸着した少なくとも1種のポリ(L−ロイシン−b−L−グルタミン酸ナトリウム)(以下、ポリ(Leu−ブロック−Glu)と称する)からなるナノ粒子の安定な水性コロイド状懸濁液を含有する長時間作用型注射用インスリン製剤であって、
    I 該製剤のpHが、
    5.8≦pH≦6.5
    II 該製剤のオスモル濃度O(mOsmolで表記)が、
    270≦O≦800
    III 20℃において、コーンアンドプレート構造(4cm、2°)を装着したAR1000粘度計(TA Instruments)を用いて、剪断勾配10s−1にて測定した該製剤の粘度v(20℃におけるmPa.sで表記)が、
    v≦40
    であることを特徴とする製剤。
  2. 前記製剤のオスモル濃度Oが、少なくとも1種の一価又は多価塩を用いて調整されることを特徴とする、請求項1に記載の製剤。
  3. ポリ(Leu−ブロック−Glu)の濃度が、60mg/ml未満であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の製剤。
  4. 保持されたポリ(Leu−ブロック−Glu)の粒子の平均水力学的径Dhが、Md法により測定し、かつナノメートル(nm)で表記したとき、
    10≦Dh≦150
    であり、前記Md法が、下記の通りであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製剤;
    (a)ポリ(Leu−ブロック−Glu)の粉末を、50g/Lの濃度で水中に懸濁し、その懸濁液を25℃で一晩撹拌する。
    (b)次いで、この懸濁液を0.15Mの塩化ナトリウム水溶液で希釈して、最終的なポリ(Leu−ブロック−Glu)の濃度を0.01〜0.5g/Lにする。
    (c)この懸濁液を1時間撹拌した後、波長488nmの垂直偏光したレーザー光で作動する、Brookhaven社の散乱光装置の散乱セル内に導入する。
    (d)水力学的径を、加算法を用いた電場自己相関関数によって算出する。
  5. インスリン/ポリ(Leu−ブロック−Glu)の質量比が、%で表記したとき、
    3≦インスリン/ポリ(Leu−ブロック−Glu)
    であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製剤。
  6. 前記ナノ粒子に対するインスリンの最大結合率Taが、Ma法により測定し、ポリ(Leu−ブロック−Glu)の質量に対する結合したインスリンの質量%で表記したとき、
    10≦Ta
    であり、前記Ma法が下記の通りであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製剤;
    (a)インスリンの水性溶液の調製:凍結乾燥した組み換えヒトインスリンを、最大15分間かけて、容積Vの0.01N塩酸溶液に注入する。次いで、この溶液を同じ容積Vの0.01N NaOH溶液に注入する。1N水酸化ナトリウム溶液を用いて、pHを7.2〜7.4に調整する。次いで、その溶液を30分間緩やかに撹拌する。
    (b)インスリン製剤の調製:凍結乾燥したポリ(Leu−ブロック−Glu)を、工程(a)で調整したインスリン溶液に、11mg/mLの速度で加える。これらの混合液を脱気した後、次いで、25℃にて傾斜攪拌機で2時間撹拌し、次いで、再び脱気する。pHを1N HCl溶液にて7.2〜7.4に調整し、その混合物を、傾斜攪拌機中で室温で一晩撹拌する。
    (c)遊離インスリンの評価:工程(b)で得た製剤を、サイズ排除液体クロマトグラフィーのカラムに、非解離条件下で注入し、遊離インスリンを蛍光定量法にて評価する。
  7. 前記インスリンが非改変ヒトインスリンであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製剤。
  8. 少なくとも1種の保存剤を含有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製剤。
  9. 前記少なくとも1種の保存剤が、フェノール類、クレゾール類、メチル、プロピル、及びブチルパラヒドロキシベンゾエート、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項8に記載の製剤。
  10. インスリンが吸着したポリ(Leu−ブロック−Glu)からなるナノ粒子を含み、かつ請求項1〜9のいずれか1項に記載の製剤から得られることを特徴とする粉末状固体。
  11. 少なくとも1種のポリ(Leu−ブロック−Glu)と水性溶媒中のインスリンとを混合することを含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製剤の調製方法。
  12. 得られた懸濁液を濾過することを特徴とする、請求項11に記載の製剤の調製方法。
  13. 粉末状のポリ(Leu−ブロック−Glu)を、インスリンを含有する水相と共に混合することを含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製剤の調製方法。
  14. 請求項10に記載の粉末状固体を、水性溶媒中に懸濁させることを含むことを特徴とする、長時間作用型注射用インスリン製剤の調製方法。
  15. 得られた懸濁液を濾過することを特徴とする、請求項14に記載の調製方法。
  16. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の長時間作用型注射用インスリン製剤、請求項11〜15のいずれか1項に記載の調製方法により得られた製剤、又は請求項10に記載の粉末状固体を含むことを特徴とする薬剤。
  17. 糖尿病の治療に用いられることを特徴とする、請求項16に記載の薬剤。
  18. 糖尿病患者に、皮下注射後少なくとも24時間、基礎インスリン値を与えることが可能であることを特徴とする、請求項16又は17に記載の薬剤。
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