JP5415938B2 - Glucagon-like peptide 1 (GLP-1) pharmaceutical preparation - Google Patents

Glucagon-like peptide 1 (GLP-1) pharmaceutical preparation Download PDF

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Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

関連出願との相互参照
本出願は、2003年7月22日に出願の米国特許出願第10/632,878号の一部継続出願であり、米国特許法第119条(e)項の規定により、2006年4月14日に出願の米国仮特許出願第60/744,882号に対する利益を請求するものである。上述の各優先権出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 10 / 632,878 filed on Jul. 22, 2003 and is subject to section 119 (e) of the US Patent Act. No. 60 / 744,882, filed Apr. 14, 2006, for the benefit of US Provisional Patent Application No. 60 / 744,882. Each priority application mentioned above is incorporated herein by reference in its entirety.

技術分野
本発明は医薬製剤の分野に関する。本発明は、グルカゴン様ペプチド1(GLP−1)と組み合わせたジケトピペラジン(DKP)粒子を含む乾燥粉末製剤を開示するものである。本発明は、糖尿病や、癌、肥満等の疾患を治療するための医薬製剤として有用であるが、そのような疾患に限定されない。更に詳しくは、本発明は、肺内送達のための医薬製剤として有用である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of pharmaceutical formulations. The present invention discloses a dry powder formulation comprising diketopiperazine (DKP) particles in combination with glucagon-like peptide 1 (GLP-1). The present invention is useful as a pharmaceutical preparation for treating diseases such as diabetes, cancer and obesity, but is not limited to such diseases. More particularly, the present invention is useful as a pharmaceutical formulation for intrapulmonary delivery.

背景技術
文献にて開示されているように、グルカゴン様ペプチド1(GLP−1)は、30個または31個のアミノ酸からなるインクレチンであり、食事由来の脂肪、炭水化物摂取およびタンパク質に応答して腸内分泌L細胞から放出されるものである。このペプチドホルモンの分泌は2型糖尿病の個体において低下することが見出され、2型糖尿病においては、このペプチドホルモンは、その疾患や他の関連疾患の治療のための候補物質となり得る。
BACKGROUND ART As disclosed in the literature, glucagon-like peptide 1 (GLP-1) is an incretin consisting of 30 or 31 amino acids, in response to dietary fat, carbohydrate intake and protein. It is released from enteroendocrine L cells. It has been found that secretion of this peptide hormone is reduced in individuals with type 2 diabetes, and in type 2 diabetes this peptide hormone can be a candidate for the treatment of the disease and other related diseases.

無病状態において、GLP−1は、経口的に摂取された栄養(特に糖)に応答して腸L細胞から分泌されるものであって、それにより食事で誘発されるインスリンの膵臓からの放出が刺激され、肝臓からのグルカゴン放出ならびに胃腸管および脳への他の作用が抑制される。膵臓におけるGLP−1の作用はグルコース依存性であり、それにより外因性のペプチド投与中の低血糖症のリスクが最小化される。GLP−1はまた、インスリン生合成におけるすべてのステップを促進し、直接的に、β細胞の成長、生存ならびに分化を刺激する。これらの作用が組み合わさることにより、β細胞集団が増殖する。さらに、GLP−1受容体のシグナル伝達はβ細胞のアポトーシスを減少させ、それはさらにβ細胞集団の増殖に寄与する。   In the disease-free state, GLP-1 is secreted from the intestinal L cells in response to orally ingested nutrients (especially sugars), thereby causing a diet-induced release of insulin from the pancreas. Stimulated, glucagon release from the liver and other effects on the gastrointestinal tract and brain are suppressed. The action of GLP-1 in the pancreas is glucose dependent, thereby minimizing the risk of hypoglycemia during exogenous peptide administration. GLP-1 also promotes all steps in insulin biosynthesis and directly stimulates beta cell growth, survival and differentiation. By combining these actions, the β cell population grows. Furthermore, GLP-1 receptor signaling reduces β-cell apoptosis, which further contributes to the growth of the β-cell population.

胃腸管において、GLP−1は、胃腸運動を抑制し、グルコースに応答してインスリンの分泌を増加させ、グルカゴンの分泌を減少させ、これによりグルコース可動域(glucose excursion)の低下に寄与するものである。GLP−1の中枢投与により齧歯類の食物摂取が抑制されることが示されており、このことは、末梢で放出されたGLP−1が脳に直接影響し得ることを示唆している。循環するGLP−1が特定の脳領域(すなわち、脳弓下器官および最後野)内のGLP−1受容体に接近し得ることが示されているので、このことはもっともらしい。脳のこれらの領域は、食欲調節およびエネルギー恒常性に関与することが知られている。興味深いことには、胃膨満は、孤束の尾状核内のGLP−1を含むニューロンを活性化するが、このことから、食欲抑制剤として中枢で発現するGLP−1の役割が予測される。これらの仮説は、GLP−1受容体拮抗薬(逆効果が認められたエキセンジン(9−39))を使用した研究により支持されている。ヒトにおいては、投与されたGLP−1には満腹効果があり(Verdichら、2001)、6週間の投与計画にわたって連続皮下注入による投与を行った際に糖尿病患者は食欲減退を示し、これにより体重は有意に減少した(Zanderら、2002)。   In the gastrointestinal tract, GLP-1 suppresses gastrointestinal motility, increases insulin secretion in response to glucose, and decreases glucagon secretion, thereby contributing to a decrease in glucose excursion. is there. Central administration of GLP-1 has been shown to inhibit rodent food intake, suggesting that GLP-1 released in the periphery can directly affect the brain. This is plausible as circulating GLP-1 has been shown to be able to access GLP-1 receptors in specific brain regions (ie, the subfornical organ and the last cortex). These areas of the brain are known to be involved in appetite regulation and energy homeostasis. Interestingly, gastric distension activates neurons containing GLP-1 in the caudate nucleus of the solitary tract, which predicts a role for GLP-1 expressed centrally as an appetite suppressant . These hypotheses are supported by studies using GLP-1 receptor antagonists (exendin (9-39) with adverse effects). In humans, administered GLP-1 has a satiety effect (Verdich et al., 2001), and diabetic patients show decreased appetite when administered by continuous subcutaneous infusion over a 6 week dosing regimen, thereby reducing body weight Decreased significantly (Zander et al., 2002).

GLP−1はまた、2型糖尿病患者に効果があることも示されており、連続静脈内注入として投与された際に、インスリン分泌を増加させ、空腹時血糖および食後血糖の両方を正常化した(Nauckら、1993)。さらに、GLP−1の注入は、すでに非インスリン経口薬が投与された患者や、スルフォニル尿素薬による治療が無効だった後にインスリン治療を必要とする患者において、グルコース濃度を低下させた(Nauckら、1993)。しかしながら、当技術分野で示され、かつ本明細書において下記にて考察されているように、GLP−1の単回皮下注射の効果が提供した結果は期待外れのものだった。高い血漿中免疫反応性GLP−1濃度が達成されたにもかかわらず、インスリン分泌はすぐに投与前値に戻り、血糖濃度は正常化されなかった(Nauckら、1996)。空腹時血糖に対する効果は、反復皮下投与を実施した場合のみ静脈内投与と同等だった(Nauckら、1996)。6週間の連続皮下投与で、空腹時グルコース濃度および食後グルコース濃度が低下し、HbA1c濃度が低下することが明らかとなった(Zanderら、2002)。GLP−1の単回皮下注射の有効性が短かったのは、その循環の不安定性と関連があった。GLP−1はインビトロにおいて血漿によって代謝し、ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)という酵素がこの分解の原因だったことがわかった(Mentleinら、1993)。   GLP-1 has also been shown to be effective in patients with type 2 diabetes, increasing insulin secretion and normalizing both fasting and postprandial blood glucose when administered as a continuous intravenous infusion (Nauck et al., 1993). Furthermore, infusion of GLP-1 reduced glucose levels in patients who had already been administered non-insulin oral drugs or in patients who needed insulin treatment after ineffective treatment with sulfonylurea (Nauck et al., 1993). However, the results provided by the single subcutaneous injection effect of GLP-1 were disappointing, as shown in the art and discussed herein below. Despite the achievement of high plasma immunoreactive GLP-1 levels, insulin secretion quickly returned to pre-dose values and blood glucose levels were not normalized (Nauck et al., 1996). The effect on fasting blood glucose was equivalent to intravenous administration only when repeated subcutaneous administration was performed (Nauck et al., 1996). It was revealed that fasting glucose concentration and postprandial glucose concentration decreased and HbA1c concentration decreased after 6 weeks of continuous subcutaneous administration (Zander et al., 2002). The short effectiveness of a single subcutaneous injection of GLP-1 was related to its circulatory instability. GLP-1 was metabolized by plasma in vitro and it was found that the enzyme dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) was responsible for this degradation (Mentlein et al., 1993).

糖尿病におけるGLP−1の生理学的な重要性や、外因性のGLP−1が健康な被験者および2型糖尿病の被験者の両方において速やかにアミノ末端で分解することが示されたことに伴って、多くの研究において、糖尿病の治療のための抗糖尿病薬に対する新しい取り組みとして、インビボにおけるGLP−1の安定性を操作する可能性について注力されてきた(Deaconら、2004)。2つの別々の取り組みとして1)酵素的分解に感受性がないGLP−1の類似体の開発と、2)インビボにおける分解を阻止し、かつ完全な状態にある生物学的に活性なペプチドの濃度を高めるための選択的酵素阻害剤の使用が進められてきた。長時間作用型GLP−1類似体(例えばLiraglutide (Novo Nordisk、デンマーク、コペンハーゲン);分解に抵抗性を有し、「インクレチン模倣体」と呼ばれるエクセナチド(エキセンジン−4;Byetta(登録商標))(Amylin Inc.、米国カリフォルニア州サンディエゴ)および(エクセナチド−LAR、Eli Lilly、米国インディアナ州インディアナポリス)は、臨床試験で研究されてきた。インクレチンの分解の原因となる酵素を阻害するジペプチジルペプチダーゼIV阻害剤(例えば、Novartis(スイス、バーゼル)により開発されたVildagliptin (Galvus)やMerck(米国ニュージャージー州ホワイトハウスステーション)により開発されたJanuvia(シタグリプチン))もまた、研究中である(Deaconら、2004)。したがって、GLP−1の複数の作用機序(例えば、インスリン放出増大や、胃排出遅延、満腹感増大)は、低血糖症のその低傾向と共に、現在利用可能な治療よりも優れた特徴を与えるものと思われる。   Along with the physiological importance of GLP-1 in diabetes and the fact that exogenous GLP-1 has been shown to rapidly degrade at the amino terminus in both healthy and type 2 diabetic subjects In their studies, a new approach to anti-diabetic drugs for the treatment of diabetes has been focused on the possibility of manipulating the stability of GLP-1 in vivo (Deacon et al., 2004). As two separate approaches, 1) the development of analogs of GLP-1 that are not sensitive to enzymatic degradation, and 2) the concentration of biologically active peptides that prevent degradation and are intact in vivo. The use of selective enzyme inhibitors to enhance has been promoted. Long-acting GLP-1 analogues (eg Liraglutide (Novo Nordisk, Copenhagen, Denmark); exenatide (exendin-4; Byetta®), which is resistant to degradation and is called an “incretin mimetic” ( Amylin Inc., San Diego, California, USA) and (Exenatide-LAR, Eli Lilly, Indianapolis, IN) have been studied in clinical trials, dipeptidyl peptidase IV that inhibits the enzyme responsible for the degradation of incretin. Inhibitors such as Vildagliptin (Galvus) developed by Novartis (Basel, Switzerland) and Januvia (Sitagliptin) developed by Merck (White House Station, New Jersey, USA) are also under investigation (Deacon et al., 2004). Thus, multiple mechanisms of action of GLP-1 (eg, Surin increased release, or delayed gastric emptying, satiety increasing), together with its low propensity for hypoglycemia appear to what gives better features than currently available treatments.

しかしながら、GLP−1による治療におけるこれらの取り組み/進歩にもかかわらず、すべての患者における治療標的(HbA1c、空腹時血糖、グルコース可動域)に達することが可能な、糖尿病に現在利用し得る薬物は存在せず、また、毒性や、低血糖症、体重増加、悪心、嘔吐によるストレス等の副作用のない薬物も存在しない。それ故、医薬品として投与される場合に長期有効性と最適な吸収性とを有する安定したGLP−1製剤が当技術分野で必要とされている。   However, despite these efforts / advancements in treatment with GLP-1, currently available drugs for diabetes that can reach therapeutic targets in all patients (HbA1c, fasting blood glucose, glucose excursion) It does not exist, and there are no drugs that have no side effects such as toxicity, stress due to hypoglycemia, weight gain, nausea and vomiting. Therefore, there is a need in the art for stable GLP-1 formulations that have long-term efficacy and optimal absorption when administered as pharmaceuticals.

発明の要旨
医薬品として使用するための安定した、吸入可能なグルカゴン様ペプチド1(GLP−1)製剤が当技術分野には不足している。当技術分野における不足を解決するために、本発明は、医薬品としてジケトピペラジン(DKP)粒子と組み合わせたGLP−1の製剤を提供するものである。
Summary of the Invention There is a deficiency in the art for stable, inhalable glucagon-like peptide 1 (GLP-1) formulations for use as pharmaceuticals. To solve the shortage in the art, the present invention provides a formulation of GLP-1 in combination with diketopiperazine (DKP) particles as a pharmaceutical.

それ故、本発明の特定の態様においては、GLP−1分子およびジケトピペラジンまたはその医薬的に許容し得る塩を含む乾燥粉末組成物が提供される。さらなる態様においては、本発明の乾燥粉末組成物は、天然のGLP−1、GLP−1代謝産物、GLP−1類似体、GLP−1誘導体、ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)保護GLP−1、GLP−1模倣体、エキセンジン、GLP−1ペプチド類似体または生合成GLP−1類似体からなる群から選択されるGLP−1分子を含む。本発明のさらなる一態様においては、乾燥粉末組成物は、化学式:2,5−ジケト−3,6−ジ(4−X−アミノブチル)ピペラジンを有するジケトピペラジンを含み、式中Xは、スクシニル、グルタリル、マレイルおよびフマリルからなる群から選択される。別の一態様においては、乾燥粉末組成物はジケトピペラジン塩を含む。本発明のさらなる別の態様においては、ジケトピペラジンが2,5−ジケト−3,6−ジ(4−フマリル−アミノブチル)ピペラジンである乾燥粉末組成物が提供される。   Therefore, in a particular aspect of the invention, a dry powder composition is provided comprising a GLP-1 molecule and diketopiperazine or a pharmaceutically acceptable salt thereof. In a further aspect, the dry powder composition of the invention comprises a natural GLP-1, GLP-1 metabolite, GLP-1 analog, GLP-1 derivative, dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) protected GLP-1 A GLP-1 molecule selected from the group consisting of a GLP-1 mimetic, exendin, a GLP-1 peptide analog or a biosynthetic GLP-1 analog. In a further aspect of the invention, the dry powder composition comprises a diketopiperazine having the chemical formula: 2,5-diketo-3,6-di (4-X-aminobutyl) piperazine, wherein X is Selected from the group consisting of succinyl, glutaryl, maleyl and fumaryl. In another aspect, the dry powder composition comprises a diketopiperazine salt. In yet another aspect of the present invention, a dry powder composition is provided wherein the diketopiperazine is 2,5-diketo-3,6-di (4-fumaryl-aminobutyl) piperazine.

本発明は、GLP−1分子が天然のGLP−1またはアミド化されたGLP−1分子であり、ここでアミド化されたGLP−1分子がGLP−1(7−36)アミドである、乾燥粉末組成物をさらに意図するものである。   The present invention relates to a method wherein a GLP-1 molecule is a natural GLP-1 or an amidated GLP-1 molecule, wherein the amidated GLP-1 molecule is GLP-1 (7-36) amide. Further contemplated are powder compositions.

本発明のさらなる別の特定の一態様においては、GLP−1分子を含むGLP−1溶液を提供するステップ;粒子形成ジケトピペラジンの溶液またはジケトピペラジンの粒子の懸濁液を提供するステップ;および該GLP−1溶液を該ジケトピペラジンの溶液または懸濁液と混合するステップ、を含む、GLP−1分子およびジケトピペラジンを含む粒子を調製する方法が提供される。本発明の他の特定の一態様においては、凍結乾燥、濾過または噴霧乾燥によって溶液または懸濁液から溶媒を除去することをさらに含む、GLP−1分子およびジケトピペラジンを含む粒子を調製する方法が提供される。さらなる一態様において、本発明の粒子は、溶媒を除去することによって形成されるか、もしくは溶媒を除去する前に形成される。   In yet another particular aspect of the invention, providing a GLP-1 solution comprising GLP-1 molecules; providing a solution of particle-forming diketopiperazine or a suspension of particles of diketopiperazine; And a step of mixing the GLP-1 solution with the diketopiperazine solution or suspension, a method of preparing a particle comprising a GLP-1 molecule and a diketopiperazine is provided. In another particular aspect of the invention, a method of preparing particles comprising GLP-1 molecules and diketopiperazine, further comprising removing the solvent from the solution or suspension by lyophilization, filtration or spray drying. Is provided. In a further embodiment, the particles of the invention are formed by removing the solvent or formed prior to removing the solvent.

本発明の一態様においては、GLP−1分子およびジケトピペラジンを有する粒子を調製する方法において、天然のGLP−1、GLP−1類似体、GLP−1誘導体、ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)保護GLP−1、GLP−1模倣体、エキセンジン、GLP−1ペプチド類似体または生合成GLP−1類似体からなる群から選択されるGLP−1分子が提供される。別の一態様においては、GLP−1分子およびジケトピペラジンを有する粒子を調製する方法は、粒子の懸濁液として提供されるジケトピペラジンを含む。さらなる一態様においては、該ジケトピペラジンは溶液の形態で提供され、かつ該方法は、該ジケトピペラジンを析出して粒子を形成するために、該溶液のpHを調整することを含む。   In one aspect of the invention, a method for preparing particles having a GLP-1 molecule and a diketopiperazine in a natural GLP-1, GLP-1 analog, GLP-1 derivative, dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV). ) GLP-1 molecules selected from the group consisting of protected GLP-1, GLP-1 mimics, exendins, GLP-1 peptide analogs or biosynthetic GLP-1 analogs are provided. In another aspect, a method of preparing particles having a GLP-1 molecule and a diketopiperazine comprises diketopiperazine provided as a suspension of particles. In a further aspect, the diketopiperazine is provided in the form of a solution, and the method includes adjusting the pH of the solution to precipitate the diketopiperazine to form particles.

本発明の他の特定の態様においては、GLP−1溶液は、約1μg/mL〜50mg/mL、より好ましくは約0.1mg/mL〜10mg/mLの濃度を有する。本発明のさらに別の特定の一態様においては、GLP−1溶液は、約0.25mg/mLの濃度を有する。   In another specific embodiment of the invention, the GLP-1 solution has a concentration of about 1 μg / mL to 50 mg / mL, more preferably about 0.1 mg / mL to 10 mg / mL. In yet another specific aspect of the invention, the GLP-1 solution has a concentration of about 0.25 mg / mL.

GLP−1分子およびジケトピペラジンを含む粒子を調製する別の方法においては、該方法は該溶液に作用剤を添加することをさらに含み、ここで該作用剤は、塩、界面活性剤、イオン、オスモライト、カオトロープおよびリオトロープ(lyotrope)、酸、塩基ならびに有機溶媒から選択される。該作用剤は、GLP−1とジケトピペラジン粒子との間の会合を促進し、かつGLP−1分子の安定性および/または薬効も改善する。本発明のいくつかの態様においては、該作用剤は、限定されるものではないが、塩化ナトリウム等の塩である。また、該作用剤は、限定されるものではないが、Tweenや、Triton、プルロニック酸(pluronic acid)、CHAPS、セトリミド、Brij、H(CHSONa等の界面活性剤であり得ると考えられる。該作用剤は、イオン(例えばカチオンやアニオン)であり得る。該作用剤は、限定されるものではないが、ヘキシレングリコール(Hex−Gly)や、トレハロース、グリシン、ポリエチレングリコール(PEG)、トリメチルアミンN−オキシド(TMAO)、マンニトール、プロリン等のオスモライト(安定剤)であり得る。該作用剤は、限定されるものではないが、塩化セシウムや、クエン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム等のカオトロープまたはリオトロープであり得る。該作用剤は、有機溶媒、例えば、メタノール(MeOH)、エタノール(EtOH)、トリフルオロエタノール(TFE)およびヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)から選択されるアルコールであり得る。 In another method of preparing particles comprising a GLP-1 molecule and a diketopiperazine, the method further comprises adding an agent to the solution, wherein the agent comprises a salt, a surfactant, an ion , Osmolite, chaotrope and lyotrope, acids, bases and organic solvents. The agent promotes the association between GLP-1 and diketopiperazine particles and also improves the stability and / or efficacy of the GLP-1 molecule. In some embodiments of the invention, the agent is a salt such as but not limited to sodium chloride. The agent may be a surfactant such as, but not limited to, Tween, Triton, pluronic acid, CHAPS, cetrimide, Brij, H (CH 2 ) 7 SO 4 Na. it is conceivable that. The agent can be an ion (eg, cation or anion). The agent is not limited, but osmolite (stable) such as hexylene glycol (Hex-Gly), trehalose, glycine, polyethylene glycol (PEG), trimethylamine N-oxide (TMAO), mannitol, proline and the like. Agent). The agent may be, but is not limited to, cesium chloride, chaotrope such as sodium citrate, sodium sulfate, or liotrope. The agent may be an organic solvent such as an alcohol selected from methanol (MeOH), ethanol (EtOH), trifluoroethanol (TFE) and hexafluoroisopropanol (HFIP).

本発明の別の特定の一態様においては、GLP−1分子およびジケトピペラジンを含む粒子を調製する方法が意図され、ここで該方法は、粒子懸濁液のpHを約4以上に調整することを含む。本発明のさらなる態様においては、粒子を調製する方法はGLP−1分子およびジケトピペラジンを含み、ここで粒子内のGLP−1分子は、より大きな安定性を有する。   In another particular aspect of the present invention, a method of preparing particles comprising GLP-1 molecules and diketopiperazine is contemplated, wherein the method adjusts the pH of the particle suspension to about 4 or higher. Including that. In a further aspect of the invention, the method of preparing the particle comprises a GLP-1 molecule and a diketopiperazine, wherein the GLP-1 molecule within the particle has greater stability.

さらに、本発明が意図するものは、GLP−1/ジケトピペラジン粒子を被験体に提供することを含む、有効量のGLP−1分子を、それを必要とする被験体に投与する方法である。該投与方法は、静脈内、皮下、経口、経鼻、口腔内、直腸内によるか、または肺内送達によるものであってもよいが、これらに限定されるものではない。一態様においては、投与方法は、肺内送達によるものである。本発明のさらに別の一態様においては、該投与方法は、糖尿病、虚血、再灌流組織損傷、異脂肪血症、糖尿病性心筋症、心筋梗塞、急性冠動脈症候群、肥満、術後の異化的変化、高血糖、過敏性腸症候群、卒中発作、神経変性障害、記憶障害および学習障害からなる群から選択される症状または疾患の治療、膵島細胞移植および再生治療を含む。   Further contemplated by the present invention is a method of administering an effective amount of a GLP-1 molecule to a subject in need thereof, comprising providing the subject with GLP-1 / diketopiperazine particles. . The method of administration may be, but is not limited to, intravenous, subcutaneous, oral, nasal, buccal, rectal, or pulmonary delivery. In one aspect, the method of administration is by pulmonary delivery. In yet another aspect of the present invention, the administration method comprises diabetes, ischemia, reperfusion tissue damage, dyslipidemia, diabetic cardiomyopathy, myocardial infarction, acute coronary syndrome, obesity, postoperative catabolic Treatment of symptoms or diseases selected from the group consisting of alterations, hyperglycemia, irritable bowel syndrome, stroke attacks, neurodegenerative disorders, memory disorders and learning disorders, islet cell transplantation and regeneration therapy.

本発明の別の一態様においては、GLP−1/ジケトピペラジン粒子組成物の投与方法は、GLP−1の薬物動力学的半減期および生物学的利用能の改善をもたらす。   In another aspect of the present invention, a method of administering a GLP-1 / diketopiperazine particle composition results in improved pharmacokinetic half-life and bioavailability of GLP-1.

本発明のさらなる特定の一態様においては、GLP−1分子の溶液を提供するステップ;粒子形成ジケトピペラジンを提供するステップ;粒子を形成するステップ;およびGLP−1とジケトピペラジンとを混合するステップ;およびその後、乾燥粉末を得るために乾燥によって溶媒を除去するステップ、を含む薬物動態プロファイルが改善した乾燥粉末組成物を調製する方法が提供され、ここで該乾燥粉末は、改善された薬物動態プロファイルを有する。該改善された薬物動態プロファイルは、GLP−1のより高い半減期および/またはGLP−1の改善された生物学的利用能を含む。該GLP−1のより高い半減期は、7.5分以上である。   In a further particular aspect of the invention, providing a solution of GLP-1 molecules; providing a particle-forming diketopiperazine; forming a particle; and mixing GLP-1 and diketopiperazine A method of preparing a dry powder composition having an improved pharmacokinetic profile, comprising: removing a solvent by drying to obtain a dry powder, wherein the dry powder is an improved drug Has a kinetic profile. The improved pharmacokinetic profile includes a higher half-life of GLP-1 and / or improved bioavailability of GLP-1. The higher half-life of GLP-1 is 7.5 minutes or more.

本発明の一態様においては、GLP−1分子およびジケトピペラジンまたはその医薬的に許容し得る塩を含む乾燥粉末組成物が提供される。別の一態様においては、GLP−1分子は、天然のGLP−1、GLP−1代謝産物、GLP−1類似体、GLP−1誘導体、ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)保護GLP−1、GLP−1模倣体、GLP−1ペプチド類似体または生合成GLP−1類似体からなる群から選択される。   In one aspect of the invention, a dry powder composition is provided comprising a GLP-1 molecule and diketopiperazine or a pharmaceutically acceptable salt thereof. In another aspect, the GLP-1 molecule is a natural GLP-1, GLP-1 metabolite, GLP-1 analog, GLP-1 derivative, dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) protected GLP-1, It is selected from the group consisting of GLP-1 mimetics, GLP-1 peptide analogs or biosynthetic GLP-1 analogs.

本発明の一態様においては、該ジケトピペラジンは、式:2,5−ジケト−3,6−ジ(4−X−アミノブチル)ピペラジンを有するジケトピペラジンであって、式中Xは、スクシニル、グルタリル、マレイルおよびフマリルからなる群から選択される。別の一態様においては、該ジケトピペラジンはジケトピペラジン塩である。別の一態様においては、該ジケトピペラジンは、2,5−ジケト−3,6−ジ(4−フマリルアミノブチル)ピペラジンである。   In one aspect of the invention, the diketopiperazine is a diketopiperazine having the formula: 2,5-diketo-3,6-di (4-X-aminobutyl) piperazine, wherein X is Selected from the group consisting of succinyl, glutaryl, maleyl and fumaryl. In another embodiment, the diketopiperazine is a diketopiperazine salt. In another aspect, the diketopiperazine is 2,5-diketo-3,6-di (4-fumarylaminobutyl) piperazine.

本発明の一態様においては、該GLP−1分子は、天然のGLP−1である。別の一態様においては、該GLP−1分子は、アミド化されたGLP−1分子である。別の一態様においては、該アミド化されたGLP−1分子は、GLP−1(7−36)アミドである。   In one aspect of the invention, the GLP-1 molecule is native GLP-1. In another aspect, the GLP-1 molecule is an amidated GLP-1 molecule. In another aspect, the amidated GLP-1 molecule is GLP-1 (7-36) amide.

本発明の一態様においては、GLP−1分子を提供するステップ;粒子形成ジケトピペラジン、ジケトピペラジン粒子およびそれらの組み合わせから選択される形態のジケトピペラジンを提供するステップ;および共通の溶液の形態で該GLP−1分子および該ジケトピペラジンを混合するステップ、を含み、該GLP−1分子および該ジケトピペラジンを含む粒子が形成される、GLP−1分子およびジケトピペラジンを含む粒子を形成する方法が提供される。   In one aspect of the invention, providing a GLP-1 molecule; providing a form of diketopiperazine selected from particle-forming diketopiperazine, diketopiperazine particles and combinations thereof; and a common solution of Mixing the GLP-1 molecule and the diketopiperazine in a form, wherein a particle comprising the GLP-1 molecule and the diketopiperazine is formed, comprising a particle comprising the GLP-1 molecule and the diketopiperazine A method of forming is provided.

本発明の一態様においては、該方法は、凍結乾燥、濾過または噴霧乾燥によって前記共通の溶液から溶媒を除去することをさらに含む。別の一態様においては、GLP−1分子およびジケトピペラジンを含む該粒子は、該溶媒を除去することによって形成される。別の一態様においては、該GLP−1分子および該ジケトピペラジンを含む該粒子は、該溶媒を除去する前に形成される。   In one aspect of the invention, the method further comprises removing the solvent from the common solution by lyophilization, filtration or spray drying. In another aspect, the particles comprising GLP-1 molecules and diketopiperazine are formed by removing the solvent. In another aspect, the particles comprising the GLP-1 molecule and the diketopiperazine are formed prior to removing the solvent.

別の一態様においては、該GLP−1分子は、天然のGLP−1、GLP−1類似体、GLP−1誘導体、ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)保護GLP−1、GLP−1模倣体、GLP−1ペプチド類似体または生合成GLP−1類似体からなる群から選択される。別の一態様においては、該GLP−1分子は、約1μg/mL〜50mg/mLの濃度のGLP−1を含む溶液の形態で提供される。別の一態様においては、該GLP−1分子は、約0.1mg/mL〜10mg/mLの濃度のGLP−1を含む溶液の形態で提供される。別の一態様においては、該GLP−1分子は、約0.25mg/mLの濃度のGLP−1を含む溶液の形態で提供される。   In another aspect, the GLP-1 molecule is a natural GLP-1, GLP-1 analog, GLP-1 derivative, dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) protected GLP-1, GLP-1 mimic , A GLP-1 peptide analog or a biosynthetic GLP-1 analog. In another aspect, the GLP-1 molecule is provided in the form of a solution comprising GLP-1 at a concentration of about 1 μg / mL to 50 mg / mL. In another aspect, the GLP-1 molecule is provided in the form of a solution comprising GLP-1 at a concentration of about 0.1 mg / mL to 10 mg / mL. In another aspect, the GLP-1 molecule is provided in the form of a solution comprising GLP-1 at a concentration of about 0.25 mg / mL.

本発明の別の一態様においては、該ジケトピペラジンは、ジケトピペラジン粒子の懸濁液の形態で提供される。別の一態様においては、該ジケトピペラジンは、粒子形成ジケトピペラジンを含む溶液の形態で提供され、該方法は、ジケトピペラジン粒子を形成するために該溶液のpHを調整することを更に含む。別の一態様においては、該方法は、前記溶液または懸濁液に作用剤を添加することを更に含み、ここで該作用剤は、塩、界面活性剤、イオン、オスモライト、カオトロープおよびリオトロープ、酸、塩基ならびに有機溶媒からなる群から選択される。別の一態様においては、該作用剤は、該GLP−1分子と該ジケトピペラジン粒子または該粒子形成ジケトピペラジンとの間の会合を促進する。別の一態様においては、該作用剤は、該GLP−1分子の安定性または薬効を改善する。別の一態様においては、該作用剤は塩化ナトリウムである。   In another aspect of the invention, the diketopiperazine is provided in the form of a suspension of diketopiperazine particles. In another aspect, the diketopiperazine is provided in the form of a solution comprising particle-forming diketopiperazine, the method further comprising adjusting the pH of the solution to form diketopiperazine particles. Including. In another aspect, the method further comprises adding an agent to the solution or suspension, wherein the agent is a salt, surfactant, ion, osmolyte, chaotrope and lyotrope, Selected from the group consisting of acids, bases and organic solvents. In another aspect, the agent promotes association between the GLP-1 molecule and the diketopiperazine particles or the particle-forming diketopiperazines. In another aspect, the agent improves the stability or efficacy of the GLP-1 molecule. In another aspect, the agent is sodium chloride.

本発明の別の一態様においては、該方法は、該懸濁液または溶液のpHを調整することを更に含む。別の一態様においては、該pHは約4.0以上に調整される。さらに別の一態様においては、該粒子内の該GLP−1分子は、天然のGLP−1より大きな安定性を有する。   In another aspect of the invention, the method further comprises adjusting the pH of the suspension or solution. In another aspect, the pH is adjusted to about 4.0 or higher. In yet another aspect, the GLP-1 molecule within the particle has greater stability than native GLP-1.

別の一態様においては、該共通の溶液は、約1μg/mL〜50mg/mLの濃度のGLP−1を含む。別の一態様においては、該共通の溶液は、約0.1mg/mL〜10mg/mLの濃度のGLP−1を含む。別の一態様においては、該共通の溶液は、約0.25mg/mLの濃度のGLP−1を含む。   In another aspect, the common solution comprises GLP-1 at a concentration of about 1 μg / mL to 50 mg / mL. In another aspect, the common solution comprises GLP-1 at a concentration of about 0.1 mg / mL to 10 mg / mL. In another aspect, the common solution comprises GLP-1 at a concentration of about 0.25 mg / mL.

本発明のさらなる別の一態様においては、該方法は、該共通の溶液に作用剤を添加することを更に含み、ここで該作用剤は、塩、界面活性剤、イオン、オスモライト、カオトロープおよびリオトロープ、酸、塩基ならびに有機溶媒からなる群から選択される。別の一態様においては、該作用剤は、該GLP−1分子と該ジケトピペラジン粒子または該粒子形成ジケトピペラジンとの間の会合を促進する。別の一態様においては、該作用剤は、該GLP−1分子の安定性または薬効を改善する。別の一態様においては、該作用剤は塩化ナトリウムである。   In yet another aspect of the invention, the method further comprises adding an agent to the common solution, wherein the agent is a salt, surfactant, ion, osmolyte, chaotrope and It is selected from the group consisting of lyotrope, acid, base and organic solvent. In another aspect, the agent promotes association between the GLP-1 molecule and the diketopiperazine particles or the particle-forming diketopiperazines. In another aspect, the agent improves the stability or efficacy of the GLP-1 molecule. In another aspect, the agent is sodium chloride.

別の一態様においては、該方法は、該共通の溶液のpHを調整することを更に含む。別の一態様においては、該pHは約4.0以上に調整される。   In another aspect, the method further comprises adjusting the pH of the common solution. In another aspect, the pH is adjusted to about 4.0 or higher.

本発明の別の一態様においては、有効量のGLP−1分子を、それを必要とする被験体に投与する方法であって、GLP−1およびジケトピペラジンを含む粒子を該被験体に提供することを含む方法が提供される。別の一態様においては、該提供は、静脈内、皮下、経口、経鼻、口腔内、直腸内によるか、または肺内送達により行われる。別の一態様においては、該提供は肺内送達により行われる。   In another aspect of the invention, a method of administering an effective amount of a GLP-1 molecule to a subject in need thereof, comprising providing the subject with particles comprising GLP-1 and a diketopiperazine. A method is provided that includes: In another aspect, the providing is performed by intravenous, subcutaneous, oral, nasal, buccal, rectal or pulmonary delivery. In another aspect, the providing is by pulmonary delivery.

別の一態様においては、該必要の対象は、糖尿病、虚血、再灌流組織損傷、異脂肪血症、糖尿病性心筋症、心筋梗塞、急性冠動脈症候群、肥満、術後の異化的変化、高血糖、過敏性大腸症候群、卒中発作、神経変性障害、記憶障害および学習障害からなる群から選択される症状または疾患の治療、膵島細胞移植および再生治療を含む。   In another aspect, the subject in need is diabetes, ischemia, reperfused tissue damage, dyslipidemia, diabetic cardiomyopathy, myocardial infarction, acute coronary syndrome, obesity, postoperative catabolic changes, high Treatment of symptoms or diseases selected from the group consisting of blood glucose, irritable bowel syndrome, stroke attacks, neurodegenerative disorders, memory disorders and learning disorders, islet cell transplantation and regeneration therapy.

別の一態様においては、該粒子の該提供は、天然のGLP−1よりもGLP−1の薬物動力学的半減期および生物学的利用能の改善をもたらす。   In another aspect, the provision of the particles results in improved pharmacokinetic half-life and bioavailability of GLP-1 over native GLP-1.

本発明の一態様においては、GLP−1分子を提供するステップ;粒子形成ジケトピペラジンを溶液の形態で提供するステップ;ジケトピペラジン粒子を形成するステップ;共通の溶液を形成するために該GLP−1分子と該溶液とを混合するステップ;およびGLP−1薬物動態プロファイルが改善した粉剤を形成するために、噴霧乾燥により該共通の溶液から溶媒を除去するステップ、を含む、GLP−1薬物動態プロファイルが改善した粉末組成物を形成する方法が提供される。   In one aspect of the invention, providing a GLP-1 molecule; providing a particle-forming diketopiperazine in the form of a solution; forming a diketopiperazine particle; forming the GLP to form a common solution Mixing the molecule with the solution; and removing the solvent from the common solution by spray drying to form a powder with an improved GLP-1 pharmacokinetic profile. A method is provided for forming a powder composition having an improved kinetic profile.

別の一態様においては、該改善されたGLP−1薬物動態プロファイルは、より高いGLP−1半減期を含む。別の一態様においては、該より高いGLP−1半減期は7.5分以上である。別の一態様においては、該改善されたGLP−1薬物動態プロファイルは、天然のGLP−1よりも改善されたGLP−1の生物学的利用能を含む。   In another aspect, the improved GLP-1 pharmacokinetic profile comprises a higher GLP-1 half-life. In another aspect, the higher GLP-1 half-life is 7.5 minutes or greater. In another aspect, the improved GLP-1 pharmacokinetic profile comprises improved bioavailability of GLP-1 over native GLP-1.

図面の簡単な説明
添付の図面は本明細書の一部を構成するものであり、本発明の特定の側面をさらに示すために含まれるものである。本発明は、本明細書において示される特定の態様の詳細な説明と共に、これらの図面の1つ以上を参照することで、よりよく理解することができる。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings form part of the present specification and are included to further demonstrate certain aspects of the present invention. The invention may be better understood with reference to one or more of these drawings in combination with the detailed description of specific embodiments presented herein.

図1A〜1D。各種濃度(pH4、20℃)におけるGLP−1の構造解析。図1A:GLP−1の遠紫外円偏光二色性(CD)は、濃度が増加するにつれて、ペプチドの2次構造が、大部分が構造化されていない立体配座からヘリカル構造に変化することを示す。図1B:近紫外CDは、ペプチドの濃度の増加と共に3次構造が増大することを示し、それはGLP−1が自己会合することを示唆している。図1C:280nmでのトリプトファンの励起により生じる各種濃度(pH4、20℃)のGLP−1の蛍光放射。図1D:各種濃度(pH4、20℃)におけるGLP−1の透過型FTIR。1656cm−1におけるアミドIバンドは、GLP−1が、2mg/mL以上の濃度でα−ヘリックス構造を有することを示す。 1A-1D. Structural analysis of GLP-1 at various concentrations (pH 4, 20 ° C.). FIG. 1A: Far-UV circular dichroism (CD) of GLP-1 indicates that as the concentration increases, the secondary structure of the peptide changes from a largely unstructured conformation to a helical structure. Indicates. FIG. 1B: Near-UV CD shows that tertiary structure increases with increasing peptide concentration, suggesting that GLP-1 self-associates. FIG. 1C: Fluorescence emission of GLP-1 at various concentrations (pH 4, 20 ° C.) generated by tryptophan excitation at 280 nm. FIG. 1D: Transmission type FTIR of GLP-1 at various concentrations (pH 4, 20 ° C.). The amide I band at 1656 cm −1 indicates that GLP-1 has an α-helix structure at concentrations of 2 mg / mL or higher.

図2A〜2D。各種イオン強度(pH4、20℃)における低濃度GLP−1の構造解析。図2A:1.0mg/mLのGLP−1の遠紫外CDは、塩の濃度が増加すると、GLP−1の不規則構造がより規則的なα−ヘリックス構造に変わることを示している。図2B:1.0mg/mLのペプチドの近紫外CDは、NaCl濃度の増大によってもGLP−1の3次構造が増大することを示す。図2C:280nmでのトリプトファンの励起後の各種のNaCl濃度(pH4、20℃)における1.0mg/mLのGLP−1の内部蛍光放射。高ペプチド濃度で、強度の極大値が減少し、より短い波長へとシフトしており、このことは明確な3次構造を示す。図2D:各種イオン強度(pH4、20℃)での10mg/mLのGLP―1の3次構造解析。近紫外CDスペクトルは、イオン強度の増大により、自己会合したGLP−1の3次構造が増大することを示す。   2A-2D. Structural analysis of low concentration GLP-1 at various ionic strengths (pH 4, 20 ° C.). FIG. 2A: Far UV CD of 1.0 mg / mL GLP-1 shows that as the salt concentration increases, the disordered structure of GLP-1 changes to a more regular α-helix structure. FIG. 2B: Near UV CD of 1.0 mg / mL peptide shows that the tertiary structure of GLP-1 also increases with increasing NaCl concentration. FIG. 2C: Internal fluorescence emission of 1.0 mg / mL GLP-1 at various NaCl concentrations (pH 4, 20 ° C.) after tryptophan excitation at 280 nm. At high peptide concentrations, the intensity maxima decrease and shift to shorter wavelengths, indicating a clear tertiary structure. FIG. 2D: Tertiary structure analysis of 10 mg / mL GLP-1 at various ionic strengths (pH 4, 20 ° C.). The near ultraviolet CD spectrum shows that the tertiary structure of self-associated GLP-1 increases with increasing ionic strength.

図3A〜3B。各種温度(pH4)における10mg/mLのGLP−1の構造解析。図3A:近紫外CDは、温度の上昇と共にGLP−1オリゴマーが分離することを示している。図3B:各種温度(pH4)における10mg/mLのGLP−1の構造解析。図3C:各種温度(pH4)における0.05mg/mLのGLP−1の構造解析。遠紫外CDは、ペプチドが温度に非感受性であることを示している。   3A-3B. Structural analysis of 10 mg / mL GLP-1 at various temperatures (pH 4). FIG. 3A: Near-UV CD shows that GLP-1 oligomers separate with increasing temperature. FIG. 3B: Structural analysis of 10 mg / mL GLP-1 at various temperatures (pH 4). FIG. 3C: Structural analysis of 0.05 mg / mL GLP-1 at various temperatures (pH 4). Deep UV CD indicates that the peptide is insensitive to temperature.

図4A〜4B。各種pH(20℃)でのGLP−1の構造解析。図4A:各種pH(20℃)での10mg/mLのGLP−1の遠紫外CD。pHが増加するにつれて、自己会合したGLP−1がpH6.3〜7.6の間で析出するが、pH1.5および11.7においては、ヘリックス構造が維持される。図4B:pH7.6におけるスペクトルの増大により、濃度の低下の結果としてGLP−1の2次構造が不規則になることが明らかにされる。   4A-4B. Structural analysis of GLP-1 at various pH (20 ° C.). FIG. 4A: Far UV CD of 10 mg / mL GLP-1 at various pH (20 ° C.). As pH increases, self-associated GLP-1 precipitates between pH 6.3 and 7.6, but at pH 1.5 and 11.7, the helix structure is maintained. FIG. 4B: The increase in the spectrum at pH 7.6 reveals that the secondary structure of GLP-1 becomes irregular as a result of the decrease in concentration.

図5。HPLCによって示されるアミド分解および酸化に対する1mg/mLのGLP−1の耐性。アミド分解の条件は、40℃で5日間のpH10.5でGLP−1をインキュベートすることによって達成された。酸化の条件は、室温で2時間、0.1%H中でGLP−1をインキュベートすることによって達成された。 FIG. Resistance of 1 mg / mL GLP-1 to amidolysis and oxidation as shown by HPLC. The conditions for deamidation were achieved by incubating GLP-1 at pH 10.5 for 5 days at 40 ° C. Oxidation conditions were achieved by incubating GLP-1 in 0.1% H 2 O 2 for 2 hours at room temperature.

図6A〜6B。1.5および9.4mg/mLのGLP−1(pH4)の3次構造における撹拌の効果。近紫外CD(図6A)およびGLP−1の蛍光放射(図6B)は、両方とも、GLP−1ペプチドの3次構造が、撹拌のためには有意に変化しないことを示している。室温で30分間および90分間試料を攪拌し、280nmでのトリプトファンの励起後に蛍光放射スペクトルを収集した。   6A-6B. Effect of stirring on the tertiary structure of 1.5 and 9.4 mg / mL GLP-1 (pH 4). Near-UV CD (FIG. 6A) and GLP-1 fluorescence emission (FIG. 6B) both indicate that the tertiary structure of the GLP-1 peptide does not change significantly due to agitation. Samples were stirred for 30 and 90 minutes at room temperature and fluorescence emission spectra were collected after tryptophan excitation at 280 nm.

図7A〜7C。1.6、5.1および8.4mg/mLのGLP−1(pH4)の3次構造に対する10回の凍結融解サイクルの効果。近紫外CD(図7A)およびGLP−1の蛍光放射(図7B)は、両方とも、ペプチドの3次構造が、複数の凍結融解サイクルにより顕著に変化しないことを示す。試料を−20℃で凍結し、室温で解凍した。280nmでのトリプトファンの励起後に蛍光放射スペクトルを収集した。遠紫外CDによる10mg/mLのGLP−1(pH4)の2次構造に対する11回の凍結融解サイクルの効果を示す同様の実験を実施した(図7C)。   7A-7C. Effect of 10 freeze-thaw cycles on the tertiary structure of GLP-1 (pH 4) at 1.6, 5.1 and 8.4 mg / mL. Near-UV CD (FIG. 7A) and GLP-1 fluorescence emission (FIG. 7B) both indicate that the tertiary structure of the peptide does not change significantly with multiple freeze-thaw cycles. Samples were frozen at −20 ° C. and thawed at room temperature. Fluorescence emission spectra were collected after excitation of tryptophan at 280 nm. A similar experiment was performed showing the effect of 11 freeze-thaw cycles on the secondary structure of 10 mg / mL GLP-1 (pH 4) by far UV CD (FIG. 7C).

図8A〜8B。塩の試験。pHおよびNaCl濃度の関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線(図8A)。負荷は、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った。NaCl濃度は、mMで表した。図8B:pHおよびNaCl濃度の関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。   8A-8B. Salt test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and NaCl concentration (FIG. 8A). Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1. The NaCl concentration was expressed in mM. FIG. 8B: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted FDKP-free control sample as a function of pH and NaCl concentration.

図9A〜9B。界面活性剤の試験。pHおよび界面活性剤の関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線(図9A)。負荷は、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った。図9B:pHおよび添加された界面活性剤の関数としての、再組成されたFDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。   9A-9B. Surfactant test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and surfactant (FIG. 9A). Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1. FIG. 9B: Represents the amount of GLP-1 detected in a control sample without reconstituted FDKP as a function of pH and added surfactant.

図10A〜10D。イオンの試験。pHおよびイオンの関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線。負荷は、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った(図10Aおよび11C)。イオン濃度は、凡例にて示す(mM)。右側の曲線は、1MのNaClについての結果を表す。図10Bおよび10D:pH、イオンおよび1MのNaClの関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。   10A-10D. Ion test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and ion. Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1 (FIGS. 10A and 11C). The ion concentration is indicated in the legend (mM). The right curve represents the results for 1M NaCl. FIGS. 10B and 10D: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted, FDKP-free control sample as a function of pH, ion and 1M NaCl.

図11〜11B。オスモライトの試験。一般の安定剤の存在下でのpHの関数としてのGLP―1/FDKPについての負荷曲線(オスモライト;図11A)。負荷は、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った。図11B:pHおよびオスモライトの関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP―1の量を表す。「N/A」は、オスモライトが試料中に存在しなかったことを示す。   11-11B. Osmolite test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH in the presence of common stabilizers (osmolite; FIG. 11A). Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1. FIG. 11B: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted FDKP-free control sample as a function of pH and osmolyte. “N / A” indicates that no osmolyte was present in the sample.

図12A〜12B。カオトロープ/リオトロープの試験。pH3.0(図12A)およびpH4.0(図12C)でのカオトロープまたはリオトロープの濃度の関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線。負荷は、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った。図12Bおよび12D:各種のカオトロープまたはリオトロープの存在下における、pHの関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。「N/A」は、カオトロープまたはリオトロープが試料中に存在しなかったことを示す。   12A-12B. Chaotrope / liotrope test. Load curve for GLP-1 / FDKP as a function of chaotrope or lyotrope concentration at pH 3.0 (FIG. 12A) and pH 4.0 (FIG. 12C). Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1. 12B and 12D: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted FDKP-free control sample as a function of pH in the presence of various chaotropes or liotropes. “N / A” indicates that no chaotrope or liotrope was present in the sample.

図13A〜13B。アルコールの試験。pHおよびアルコールの関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線。負荷は、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った。4種のアルコール濃度(各5%v/v、10%v/v、15%v/vおよび20%v/vのアルコール)について評価した(図13A)。TFE=トリフルオロエタノール;HFIP=ヘキサフルオロイソプロパノール。図13B:pHおよびアルコール(20%)の関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料について検出されたGLP−1の量を表す。   13A-13B. Alcohol test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and alcohol. Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1. Four alcohol concentrations (5% v / v, 10% v / v, 15% v / v and 20% v / v alcohol each) were evaluated (FIG. 13A). TFE = trifluoroethanol; HFIP = hexafluoroisopropanol. FIG. 13B: Represents the amount of GLP-1 detected for a reconstituted FDKP free control sample as a function of pH and alcohol (20%).

図14A〜14B。GLP−1/FDKP濃度試験からの負荷(図14A)。負荷は5mg/mLのFDKPで行われ、解析されたGLP−1濃度はX軸に示される。図14B:複数のGLP−1/FDKP製剤の走査型電子顕微鏡(SEM)画像(10000×の拡大倍率)は、球状および棒状のGLP−1/FDKP粒子製剤のクラスターを表す。(パネルA)0.5mg/mLのGLP−1および2.5mg/mLのFDKP;(パネルB)0.5mg/mLのGLP−1および10mg/mLのFDKP;(パネルC)、pH4.0における20mM塩化ナトリウム、20mM酢酸カリウムおよび20mMリン酸カリウム中の0.5mg/mLのGLP−1および10mg/mLのFDKP;および(パネルD)pH4.0における20mM塩化ナトリウム、20mM酢酸カリウムおよび20mMリン酸カリウム中の10mg/mLのGLP−1および50mg/mLのFDKP。   14A-14B. Load from GLP-1 / FDKP concentration test (FIG. 14A). Loading was done with 5 mg / mL FDKP and the analyzed GLP-1 concentration is shown on the X-axis. FIG. 14B: Scanning electron microscope (SEM) images (10000 × magnification) of multiple GLP-1 / FDKP formulations represent clusters of spherical and rod-like GLP-1 / FDKP particle formulations. (Panel A) 0.5 mg / mL GLP-1 and 2.5 mg / mL FDKP; (Panel B) 0.5 mg / mL GLP-1 and 10 mg / mL FDKP; (Panel C), pH 4.0 0.5 mg / mL GLP-1 and 10 mg / mL FDKP in 20 mM sodium chloride, 20 mM potassium acetate and 20 mM potassium phosphate; and (panel D) 20 mM sodium chloride, 20 mM potassium acetate and 20 mM phosphorus at pH 4.0 10 mg / mL GLP-1 and 50 mg / mL FDKP in potassium acid.

図15。複数のGLP−1/FDKP製剤に対するストレスの効果を表す。凡例は、凍結乾燥前の、FDKP粒子に対するGLP−1の質量対質量のパーセンテージおよび溶液中に存在した他の成分を示す。試料は、40℃で10日間インキュベートした。   FIG. Figure 6 represents the effect of stress on multiple GLP-1 / FDKP formulations. The legend shows the mass to mass percentage of GLP-1 relative to FDKP particles and other components present in the solution prior to lyophilization. Samples were incubated at 40 ° C. for 10 days.

図16A〜16C。GLP−1の構造。図16A:GLP−1のグリシル化形態(配列番号1)およびアミド化形態(配列番号2)を表す。図16B:アプロチニンによるDPPIV活性の阻害。図16C:DPPIV阻害剤によるDPPIV活性の阻害。   16A-16C. The structure of GLP-1. FIG. 16A represents the glycylated form (SEQ ID NO: 1) and amidated form (SEQ ID NO: 2) of GLP-1. FIG. 16B: Inhibition of DPPIV activity by aprotinin. FIG. 16C: Inhibition of DPPIV activity by DPPIV inhibitors.

図17。肺洗浄液におけるインキュベーション後のGLP−1の検出。   FIG. Detection of GLP-1 after incubation in lung lavage fluid.

図18A〜18B。血漿中のGLP−1の定量を表す。図18Aは、血漿の1:2の希釈率における定量を示す。図18Bは、血漿の1:10の希釈率における定量を示す。   18A-18B. Represents quantification of GLP-1 in plasma. FIG. 18A shows quantification at a 1: 2 dilution of plasma. FIG. 18B shows quantification at a 1:10 dilution of plasma.

図19A〜19B。細胞の生存に対するGLP−1およびGLP−1類似体の作用。ラット膵上皮(ARIP)の細胞死に対するGLP−1の作用(図19A)。単剤として、および併用でのGLP−1およびスタウロスポリン(Stau)の存在下におけるアポトーシスの阻害を表すアネキシンV染色(図19B)。GLP−1の濃度は15nMであり、スタウロスポリンの濃度は1μMである。   19A-19B. Effect of GLP-1 and GLP-1 analogs on cell survival. Effect of GLP-1 on rat pancreatic epithelial (ARIP) cell death (FIG. 19A). Annexin V staining representing inhibition of apoptosis in the presence of GLP-1 and staurosporine (Stau) as single agent and in combination (FIG. 19B). The concentration of GLP-1 is 15 nM and the concentration of staurosporine is 1 μM.

図20。細胞生存度に対する、GLP−1類似体であるエキセンジン−4の作用。ARIP細胞には、16、24および48時間、0、10、20および40nMのエキセンジン4を投与した。   FIG. Effect of exendin-4, a GLP-1 analog, on cell viability. ARIP cells received 0, 10, 20 and 40 nM exendin 4 for 16, 24 and 48 hours.

図21。スタウロスポリン誘発性細胞死に対する複数のGLP−1/FDKP製剤の作用。GLP−1試料が前もって投与されたARIP細胞を5μMのスタウロスポリンに4時間曝露し、Cell Titer-Glo(登録商標)により解析して細胞生存度を測定した。試料には、4℃および40℃で4週間ストレスを加えた。右側(培地、GLP−1、STAU、GLP+STAU)に示される対照試料は、培地中(GLP−1もスタウロスポリンも有さない)、GLP−1、スタウロスポリン、およびGLP−1とスタウロスポリンにおける細胞の生存度を示す(注:グラフの凡例は対照試料に適用しない)。示される結果のすべては、3組の反復試験の平均である。   FIG. Effect of multiple GLP-1 / FDKP formulations on staurosporine-induced cell death. ARIP cells pre-administered with GLP-1 samples were exposed to 5 μM staurosporine for 4 hours and analyzed by Cell Titer-Glo® to determine cell viability. Samples were stressed at 4 ° C. and 40 ° C. for 4 weeks. Control samples shown on the right side (medium, GLP-1, STAU, GLP + STAU) are GLP-1, staurosporine, and GLP-1 and stauros in medium (no GLP-1 or staurosporine) Shows cell viability in porin (Note: Graph legend does not apply to control samples). All of the results shown are the average of 3 replicates.

図22A〜22B。各種濃度のGLP−1/FDKP製剤を使用するラットにおける単回静脈内注射(IV;図22A)および肺内吸入(IS;図22B)を示す薬物動態学的試験。凡例は、解析される製剤についてのFDKP粒子に対するGLP−1の質量対質量のパーセンテージを示す。   22A-22B. Pharmacokinetic study showing a single intravenous injection (IV; FIG. 22A) and pulmonary inhalation (IS; FIG. 22B) in rats using various concentrations of GLP-1 / FDKP formulation. The legend shows the GLP-1 mass to mass percentage for FDKP particles for the formulation analyzed.

図23A〜23B。投与後2時間(図23A)および6時間(図23B)におけるGLP−1/FDKP製剤を投与したラットの累積的摂食量の減少。   23A-23B. Reduction in cumulative food intake of rats administered GLP-1 / FDKP formulation at 2 hours (FIG. 23A) and 6 hours (FIG. 23B) after administration.

図24。雄性肥満ズッカーラットにおける肺内吸入により投与されたGLP−1/FDKPの薬力学的試験。データは、対照(空気;群1)およびGLP−1/FDKP投与(群2)について0、15、30、45、60および90分目のグルコース測定値を表す。   FIG. Pharmacodynamic study of GLP-1 / FDKP administered by intrapulmonary inhalation in male obese Zucker rats. Data represent glucose measurements at 0, 15, 30, 45, 60 and 90 minutes for control (air; group 1) and GLP-1 / FDKP administration (group 2).

図25。雄性肥満ズッカーラットにおける肺内吸入により投与されたGLP−1/FDKPの薬力学的試験。データは、対照(空気;群1)およびGLP−1/FDKP投与(群2)についての0、15、30、45、60および90分目のGLP−1測定値を表す。   FIG. Pharmacodynamic study of GLP-1 / FDKP administered by intrapulmonary inhalation in male obese Zucker rats. Data represent GLP-1 measurements at 0, 15, 30, 45, 60 and 90 minutes for control (air; group 1) and GLP-1 / FDKP administration (group 2).

図26。雄性肥満ズッカーラットにおける肺内吸入により投与されたGLP−1/FDKPの薬力学的試験。データは、対照(空気;群1)およびGLP−1/FDKP投与(群2)についての0、15、30、45、60および90分目のインスリン測定値を表す。   FIG. Pharmacodynamic study of GLP-1 / FDKP administered by intrapulmonary inhalation in male obese Zucker rats. Data represent insulin measurements at 0, 15, 30, 45, 60 and 90 minutes for control (air; group 1) and GLP-1 / FDKP administration (group 2).

図27。雌性ラットにおける肺内吸入により投与された各種GLP−1濃度のGLP−1/FDKPの薬物動態学的試験。データは、対照(空気;群1)およびそれぞれ5%、10%および15%のGLP−1が投与されたGLP−1/FDKP投与群2、3および4についての0、2、5、10、20、30、40および60分目のGLP−1測定値を表す。   FIG. Pharmacokinetic study of GLP-1 / FDKP at various GLP-1 concentrations administered by pulmonary inhalation in female rats. Data are 0, 2, 5, 10, for control (air; group 1) and GLP-1 / FDKP administration groups 2, 3 and 4 to which 5%, 10% and 15% GLP-1 were administered, respectively. Represents GLP-1 measurements at 20, 30, 40 and 60 minutes.

図28。雌性ラットにおける肺内吸入により投与された各種GLP−1濃度のGLP−1/FDKPの薬物動態学的試験。データは、対照(空気;群1)およびそれぞれ5%、10%および15%のGLP−1が投与されたGLP−1/FDKP投与群2、3および4についての0、2、5、10、20、30、40および60分目のFDKP測定値を表す。   FIG. Pharmacokinetic study of GLP-1 / FDKP at various GLP-1 concentrations administered by pulmonary inhalation in female rats. Data are 0, 2, 5, 10, for control (air; group 1) and GLP-1 / FDKP administration groups 2, 3 and 4 to which 5%, 10% and 15% GLP-1 were administered, respectively. Represents FDKP measurements at 20, 30, 40 and 60 minutes.

図29。4日間連続で1日1回の肺内吸入により15%GLP−1(0.3mgのGLP−1)を含有するGLP−1/FDKPが投与された雌性ラット(n=10)におけるGLP−1/FDKPの薬力学的試験。データは、4日間連続で、投与前、投与の1時間後、2時間後、4時間後および6時間後に測定された平均摂食量を表す。   Figure 29 in female rats (n = 10) administered GLP-1 / FDKP containing 15% GLP-1 (0.3 mg GLP-1) by pulmonary inhalation once a day for 4 consecutive days Pharmacodynamic test of GLP-1 / FDKP. The data represents the average food intake measured for 4 consecutive days before administration, 1 hour, 2 hours, 4 hours and 6 hours after administration.

図30。4日間連続で1日1回の肺内吸入により15%GLP−1(0.3mgのGLP−1)を含有するGLP−1/FDKPが投与された雌性ラット(n=10)におけるGLP−1/FDKPの薬力学的試験。データは、4日間連続で、投与前、投与の1時間後、2時間後、4時間後および6時間後に測定された平均体重を表す。   Figure 30 in female rats (n = 10) administered GLP-1 / FDKP containing 15% GLP-1 (0.3 mg GLP-1) by pulmonary inhalation once daily for 4 consecutive days Pharmacodynamic test of GLP-1 / FDKP. Data represent mean body weight measured for 4 consecutive days before administration, 1 hour, 2 hours, 4 hours and 6 hours after administration.

図31。5日間連続で1日1回(1日につき30分間)経鼻・経口投与によりGLP−1/FDKPが投与されたサルにおけるGLP−1/FDKPの毒物動態学的試験。データは、雄および雌の血漿中GLP−1濃度のピーク値(Cmax)を表す。動物は、対照(空気;群1)、2mg/kgのFDKP(群2)あるいは0.3、1.0または2.0mg/kgのGLP−1/FDKP(それぞれ、群3、4および5)の投与を受けた。 Figure 31: GLP-1 / FDKP toxicokinetic study in monkeys administered GLP-1 / FDKP by nasal or oral administration once daily for 30 consecutive days (30 minutes per day). The data represents the peak value (C max ) of GLP-1 concentration in male and female plasma. Animals are control (air; group 1), 2 mg / kg FDKP (group 2) or 0.3, 1.0 or 2.0 mg / kg GLP-1 / FDKP (groups 3, 4 and 5 respectively) Of administration.

好ましい態様の詳細な説明
当技術分野において、医薬品に使用するための安定した吸入可能なグルカゴン様ペプチド1(GLP−1)製剤が不足している。これは、インビボにおけるGLP−1ペプチドの不安定性に起因する。GLP−1化合物は、多くの条件下で溶液中に残存する傾向があり、溶液製剤として投与される場合、比較的短いインビボ半減期を有する。さらに、各種体液(例えば肺液や血液)中に存在することが分かっているジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)は、GLP−1分子の生物学的半減期を大きく減少させる。例えば、GLP−1(7−37)の生物学的半減期は、3〜5分であることが示されている(米国特許第5,118,666号を参照のこと)。GLP−1はまた、非経口投与後にインビボにおいて迅速に吸収されることが示されている。同様に、アミドGLP−1(7−36)は、皮下投与される場合、約50分の半減期を有する(やはり米国特許第5,118,666号を参照のこと)。
DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS There is a shortage in the art of stable inhalable glucagon-like peptide 1 (GLP-1) formulations for use in pharmaceuticals. This is due to instability of the GLP-1 peptide in vivo. GLP-1 compounds tend to remain in solution under many conditions and have a relatively short in vivo half-life when administered as a solution formulation. Furthermore, dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV), which is known to be present in various body fluids (eg lung fluid and blood), greatly reduces the biological half-life of GLP-1 molecules. For example, the biological half-life of GLP-1 (7-37) has been shown to be 3-5 minutes (see US Pat. No. 5,118,666). GLP-1 has also been shown to be rapidly absorbed in vivo after parenteral administration. Similarly, amide GLP-1 (7-36) has a half-life of about 50 minutes when administered subcutaneously (see also US Pat. No. 5,118,666).

当技術分野におけるGLP−1組成物の迅速な体内からの脱離および短い半減期といった欠点は、本発明により解決される。本発明は、特に肺内送達に適した、最適化された天然のGLP−1/FDKP(フマリルジケトピペラジン)製剤を提供することによって、当技術分野における欠点を解決する。他の特定の態様においては、本発明は、インビボにおけるGLP−1応答を誘発し得る天然のGLP−1分子の製剤を提供するものである。また、そのような製剤における天然のGLP−1の変異体の使用も意図される。   The shortcomings of GLP-1 compositions in the art, such as rapid elimination from the body and short half-life, are solved by the present invention. The present invention solves the shortcomings in the art by providing an optimized natural GLP-1 / FDKP (Fumaryl diketopiperazine) formulation that is particularly suitable for intrapulmonary delivery. In another specific aspect, the present invention provides a formulation of natural GLP-1 molecules that can elicit a GLP-1 response in vivo. The use of natural GLP-1 variants in such formulations is also contemplated.

当技術分野における欠陥を解決するために、本発明は、ジケトピペラジン(DKP)粒子と組み合わせたGLP−1の製剤を提供するものである。本発明の特定の一態様においては、GLP−1/DKP製剤は、被験体に対する投与のために提供される。さらなる特定の側面においては、GLP−1/DKP製剤は、フマリルジケトピペラジン(FDKP)を含むが、それに限定されず、他のDKP(非対称DKP、xDKP)(例えば、2,5−ジケト−3,6−ジ(4−スクシニル−アミノブチル)ピペラジン(SDKP)、DKP環上の1つの位置のみが置換されたもの等の非対称ジケトピペラジン(例えば、FDKPの「片腕」類似体)およびDKP塩を含むことができる。本発明の他の特定の態様においては、GLP−1/FDKP製剤の投与は、肺内送達により行われる。   To solve the deficiencies in the art, the present invention provides a formulation of GLP-1 in combination with diketopiperazine (DKP) particles. In one particular aspect of the invention, a GLP-1 / DKP formulation is provided for administration to a subject. In a further specific aspect, the GLP-1 / DKP formulation includes, but is not limited to, fumaryl diketopiperazine (FDKP), other DKP (asymmetric DKP, xDKP) (eg, 2,5-diketo- Asymmetric diketopiperazines such as 3,6-di (4-succinyl-aminobutyl) piperazine (SDKP), substituted at only one position on the DKP ring (eg, “one-arm” analogs of FDKP) and DKP In other specific embodiments of the invention, administration of the GLP-1 / FDKP formulation is by pulmonary delivery.

GLP−1分子の治療用製剤の開発の際、溶液中のGLP−1の構造的特性は、遠紫外円偏光二色性(遠紫外CD)や、近紫外円偏光二色性(近紫外CD)、内部蛍光、フーリエ変換赤外分光法(FTIR)、高速液体クロマトグラフィ(HPLC)、質量分析(MS)等の各種の生物物理学的および解析的な手法を使用することによって評価された。円偏光二色性(CD)の手法は、様々な実験条件下でタンパク質の構造変化を解析するために用いる強力なツールであって、当技術分野でよく知られている。これらの解析が実施された実験条件には、濃度、イオン強度、温度、pH、酸化ストレス、撹拌、およびGLP−1ペプチドにおける複数の凍結融解サイクルの効果が含まれる。これらの解析は、望ましい薬物動態学的(PK)特性および薬力学的(PD)特性を有する好ましいGLP−1/DKP製剤を達成するために、分解の主要な経路を明らかにするように、またGLP−1ペプチドの構造を操作する条件を確立するように設計した。   During the development of therapeutic formulations for GLP-1 molecules, the structural properties of GLP-1 in solution include deep ultraviolet circular dichroism (far ultraviolet CD) and near ultraviolet circular dichroism (near ultraviolet CD). ), Internal fluorescence, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), high performance liquid chromatography (HPLC), mass spectrometry (MS) and various other biophysical and analytical techniques. The circular dichroism (CD) technique is a powerful tool used to analyze structural changes in proteins under various experimental conditions and is well known in the art. Experimental conditions under which these analyzes were performed included concentration, ionic strength, temperature, pH, oxidative stress, agitation, and the effects of multiple freeze-thaw cycles on the GLP-1 peptide. These analyzes will also reveal the major pathways of degradation to achieve preferred GLP-1 / DKP formulations with desirable pharmacokinetic (PK) and pharmacodynamic (PD) properties, and Designed to establish conditions that manipulate the structure of the GLP-1 peptide.

GLP−1の濃度が増加するにつれて、ペプチドの2次構造が、大部分が構造化されていない立体配座から、よりらせん状の立体配座にまで変化したことが認められた。溶液中のイオン強度の増加によって、GLP−1の構造は、それが可逆的に沈殿するまで増大した。NaClの存在は、図2Dに示すような近CDバンドの強度の増大により明らかな通り、GLP−1の3次構造を増大させる。このことは、自己会合の証拠がない低濃度のペプチドについても生じる。イオン強度の増大により、構造化されていないGLP−1は、208nmおよび222nm(図2A)への遠CDの極小値の移動によって表されるようなα−ヘリックスの形態と、図2Bおよび2Dにおける塩の増大および近CDパターンを伴うより低波長へのトリプトファン発光の移動によって表されるような自己会合した立体配座とに容易に変わる。GLP−1の不規則構造がこれらのパラメーターのどちらによっても変化しなかったという点では、温度およびpHがGLP−1の立体配座に及ぼす影響は異なるものだった。一方で、GLP−1の自己会合した立体配座は熱変性に対する感受性を有することが見出され、またその溶解度は、10mg/mLのペプチド濃度でpH6.3〜7.6の間でGLP−1ペプチドが可逆的に析出することを示す図4Aおよび4Bにおいて示されるように、pHに対する感受性を有することが見出された。GLP−1の各種立体配座は、撹拌および複数の凍結融解サイクルに対して一般的に安定していることが見出された。アミド分解も酸化も、GLP−1については認められなかった。   It was observed that as the concentration of GLP-1 increased, the secondary structure of the peptide changed from a largely unstructured conformation to a more helical conformation. With increasing ionic strength in solution, the structure of GLP-1 increased until it precipitated reversibly. The presence of NaCl increases the tertiary structure of GLP-1 as evidenced by the increased intensity of the near CD band as shown in FIG. 2D. This also occurs for low concentrations of peptides with no evidence of self-association. Due to the increase in ionic strength, unstructured GLP-1 is in the form of an α-helix as represented by the migration of the far CD minimum to 208 nm and 222 nm (FIG. 2A), and in FIGS. 2B and 2D. It easily changes to a self-assembled conformation as represented by a shift in tryptophan emission to lower wavelengths with increasing salt and near CD pattern. The effect of temperature and pH on the conformation of GLP-1 was different in that the disordered structure of GLP-1 was not altered by either of these parameters. On the other hand, the self-associated conformation of GLP-1 was found to be sensitive to heat denaturation and its solubility was between GLP- and pH 6.3-7.6 at a peptide concentration of 10 mg / mL. It was found to be sensitive to pH, as shown in FIGS. 4A and 4B showing that one peptide precipitates reversibly. Various conformations of GLP-1 were found to be generally stable to agitation and multiple freeze-thaw cycles. Neither deamidation nor oxidation was observed for GLP-1.

また、FDKP粒子へのGLP−1の吸着も種々の条件下で認められたが、その条件には、pHの変化、GLP−1濃度の変化、ならびに各種の界面活性剤、塩、イオン、カオトロープおよびリオトロープ、安定剤およびアルコールの濃度の変化が含まれていた。FDKP粒子へのGLP−1の吸収は、pHに強い影響を受けることが見出され、具体的には、pH4.0以上で生じる結合に強い影響を受けることが見出された。他の賦形剤によるFDKP粒子へのGLP−1の吸収に与える影響は、限定的であることが見出された。   Adsorption of GLP-1 on FDKP particles was also observed under various conditions, including changes in pH, changes in GLP-1 concentration, and various surfactants, salts, ions, chaotropes. And changes in the concentrations of lyotrope, stabilizer and alcohol. It has been found that the absorption of GLP-1 into FDKP particles is strongly influenced by pH, and specifically, it is found to be strongly influenced by the binding that occurs at pH 4.0 and above. The effect of other excipients on GLP-1 absorption into FDKP particles was found to be limited.

本発明のGLP−1/DKP製剤の開発の際、インビボにおけるその送達性および吸収性に作用および影響を及ぼすと考えられた多くのパラメーターが評価された。そのようなパラメーターとしては、例えば、GLP−1ペプチドの構造、特定の製剤条件下における分子の表面電荷、製剤としての溶解度および安定性、ならびにセリンプロテアーゼ分解に対する感受性、インビボでの安定性が含まれていたが、それらのすべては、容易に吸収され得る製剤の調製に重要な役割を担うものであり、その製剤は、生物学的半減期の延長を示す。   In developing the GLP-1 / DKP formulation of the present invention, a number of parameters that were thought to affect and affect their delivery and absorption in vivo were evaluated. Such parameters include, for example, the structure of the GLP-1 peptide, the surface charge of the molecule under certain formulation conditions, solubility and stability as a formulation, and sensitivity to serine protease degradation, in vivo stability. However, all of them play an important role in the preparation of a readily absorbable formulation, which exhibits an increased biological half-life.

得られたGLP−1/FDKP製剤の安定性は、インビトロおよびインビボの両方における種々の条件下でテストされた。GLP−1の安定性は、HPLC解析および細胞に基づくアッセイによって解析された。さらに、GLP−1の安定性は、肺洗浄液(DPP−IVを含む)で試験された。また、天然のGLP−1の安定性は、溶液中の濃度に依存することが見出された。   The stability of the resulting GLP-1 / FDKP formulation was tested under various conditions both in vitro and in vivo. The stability of GLP-1 was analyzed by HPLC analysis and cell-based assays. In addition, the stability of GLP-1 was tested with lung lavage fluid (including DPP-IV). It was also found that the stability of natural GLP-1 depends on the concentration in solution.

また、インビトロにおけるGLP−1の生物学的活性の試験は、GLP−1/FDKP負荷の試験に用いられ、インビボにおける影響の測定にも用いられた。この戦略は、主要なGLP−1/FDKP製剤方法のさらなる同定に寄与するものだった。さらに、GLP−1が、アポトーシスの阻害(β細胞増殖および膵島新生の刺激)によりβ細胞集団の増殖に役割を果たすことが示されたという事実に基づき、本発明のGLP−1/FDKP製剤の増殖可能性および抗アポトーシスの可能性が、細胞に基づくアッセイにより検討された。   Also, in vitro testing of GLP-1 biological activity was used to test GLP-1 / FDKP loading and was also used to measure in vivo effects. This strategy contributed to further identification of the main GLP-1 / FDKP formulation method. Furthermore, based on the fact that GLP-1 has been shown to play a role in the proliferation of β cell populations by inhibiting apoptosis (stimulation of β cell proliferation and islet neogenesis), the GLP-1 / FDKP formulation of the present invention Proliferation potential and anti-apoptotic potential were investigated by cell-based assays.

従って、本発明は、分解に対して安定的で且つ抵抗性があるフマリルジケトピペラジン(FDKP)と組み合わせた天然のヒトGLP−1を含む最適化された製剤を提供するものである。   Thus, the present invention provides an optimized formulation comprising natural human GLP-1 in combination with fumaryl diketopiperazine (FDKP) that is stable and resistant to degradation.

II.GLP−1分子
本発明の特定の態様においては、フマリルジケトピペラジン(FDKP)等のジケトピペラジンと組み合わせた天然のヒトグルカゴン様ペプチド1(GLP−1)を含む最適化された製剤が提供される。本発明のそのようなGLP−1/FDKP製剤は、分解に対して安定的で且つ抵抗性がある。
II. GLP-1 Molecules In certain aspects of the invention, there are provided optimized formulations comprising natural human glucagon-like peptide 1 (GLP-1) in combination with a diketopiperazine such as fumaryl diketopiperazine (FDKP). Is done. Such GLP-1 / FDKP formulations of the present invention are stable and resistant to degradation.

ヒトGLP−1は、当技術分野でよく知られており、回腸末端部、膵臓および脳において、L細胞内で合成されるプレプログルカゴンポリペプチドから生じるものである。GLP−1は、2つの分子形態、7−36および7−37(7−36形態が主要)、で存在する30〜31個のアミノ酸からなるペプチドである。GLP−1(7−36)アミドおよびGLP−1(7−37)伸長形態へのプレプログルカゴンのプロセッシングは、主にL細胞内で生じる。空腹時の血漿中GLP−1濃度は約40pg/mLであることが当技術分野において示されている。食事後、血漿中GLP−1濃度は、約50〜165pg/mLに急激に増加する。   Human GLP-1 is well known in the art and originates from a preproglucagon polypeptide synthesized in L cells in the terminal ileum, pancreas and brain. GLP-1 is a 30-31 amino acid peptide that exists in two molecular forms, 7-36 and 7-37 (mainly the 7-36 form). Processing of preproglucagon into GLP-1 (7-36) amide and GLP-1 (7-37) extended forms occurs primarily in L cells. It has been shown in the art that fasting plasma GLP-1 concentration is about 40 pg / mL. After a meal, plasma GLP-1 concentration increases rapidly to about 50-165 pg / mL.

本明細書で使用される「GLP−1分子」という用語は、GLP−1タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、類似体、模倣体、誘導体、アイソフォーム、断片等を意味する。そのようなGLP−1分子としては、天然に生じるGLP−1ポリペプチド(GLP−1(7−37)OH、GLP−1(7−36)NH)やGLP−1代謝産物(例えばGLP−1(9−37))を挙げることができる。従って、本発明の特定の態様においては、GLP−1分子としては:天然のGLP−1、GLP−1類似体、GLP−1誘導体、ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)保護GLP−1、GLP−1模倣体、GLP−1ペプチド類似体または生合成GLP−1類似体が挙げられる。 As used herein, the term “GLP-1 molecule” means a GLP-1 protein, peptide, polypeptide, analog, mimetic, derivative, isoform, fragment, and the like. Such GLP-1 molecules include naturally occurring GLP-1 polypeptides (GLP-1 (7-37) OH, GLP-1 (7-36) NH 2 ) and GLP-1 metabolites (eg, GLP- 1 (9-37)). Accordingly, in a particular embodiment of the invention, GLP-1 molecules include: natural GLP-1, GLP-1 analogs, GLP-1 derivatives, dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) protected GLP-1, GLP -1 mimetics, GLP-1 peptide analogs or biosynthetic GLP-1 analogs.

本明細書で使用される「類似体」は、別の化合物と構造的類似性を有する化合物を含む。例えば、抗ウィルス性化合物であるアシクロビルは、ヌクレオシド類似体であって、塩基であるグアニンから誘導されるヌクレオシドであるグアノシンに構造的に類似している。従って、アシクロビルは、グアノシンに類似(生物学的に類似)しており、ウィルス核酸内のグアノシン残基を置換(またはそれと競合)することによってDNA合成に干渉し、翻訳/転写を阻止する。従って、親化合物の生物学的または化学的な活性に類似する別のもの(親化合物)に対する構造的類似性を有する化合物が類似体である。類似体が、親化合物の生物学的または化学的な性質と、何らかの関連した様式で、同一的、相補的または競合的のいずれかで類似し得るならば、化合物を類似体とみなすために必要とされる元素または官能基の置換の数の最小値および最大値は存在しない。類似体は、多くの場合、親化合物の誘導体であり得る(下記の「誘導体」を参照のこと)。本明細書において開示される化合物の類似体の活性は、それらの親化合物と等しいか、それより小さいか、もしくはより大きいものであり得る。   As used herein, an “analog” includes a compound that has structural similarity to another compound. For example, the antiviral compound acyclovir is a nucleoside analog and is structurally similar to guanosine, a nucleoside derived from the base guanine. Thus, acyclovir is similar (biologically similar) to guanosine, interfering with DNA synthesis by substituting (or competing with) guanosine residues in the viral nucleic acid and preventing translation / transcription. Thus, a compound that has structural similarity to another (parent compound) that is similar to the biological or chemical activity of the parent compound is an analog. Necessary to consider a compound as an analog if the analog can be similar, either identical, complementary or competitive, to the biological or chemical properties of the parent compound in any relevant manner There is no minimum or maximum number of element or functional group substitutions taken. Analogs can often be derivatives of the parent compound (see “Derivatives” below). The activity of analogs of the compounds disclosed herein can be equal to, less than, or greater than their parent compounds.

本明細書で使用される「誘導体」は、親化合物から天然または合成的のいずれかで作られた(または誘導された)化合物である。誘導体は、類似体であり得(前述の「類似体」を参照のこと)、従って化学的または生物学的に類似した活性を有することができる。しかしながら、類似体とは異なり、誘導体は、必ずしも親化合物の生物学的または化学的な活性に類似する必要があるというわけではない。化合物を誘導体とみなすために必要とされる元素または官能基の置換の数の最小値および最大値は存在しない。例えば、抗ウィルス性化合物であるガンシクロビルがアシクロビルの誘導体であるが、ガンシクロビルは、アシクロビルとは異なる範囲の抗ウィルス活性および異なる毒性学的性質を有する。本明細書において開示される化合物の誘導体の活性は、それらの親化合物と比較した場合、等しくても、より小さくても、より大きくても、もしくは似かよってもいなくてもよい。   As used herein, a “derivative” is a compound made (or derived) either naturally or synthetically from a parent compound. Derivatives can be analogs (see “analogs” above) and thus can have chemically or biologically similar activities. However, unlike analogs, derivatives do not necessarily have to resemble the biological or chemical activity of the parent compound. There is no minimum and maximum number of substitutions of elements or functional groups required to consider a compound as a derivative. For example, the antiviral compound ganciclovir is a derivative of acyclovir, but ganciclovir has a different range of antiviral activity and different toxicological properties than acyclovir. The activity of the derivatives of the compounds disclosed herein may or may not be equal, smaller, larger or similar when compared to their parent compounds.

本明細書で使用される「代謝産物」は、代謝の任意の中間体または産物であり、大分子および小分子の両方を含む。本明細書で使用され、且つ適切な場合、その定義は、1次代謝産物および2次代謝産物の両方に適用される。1次代謝産物は、生体系の正常な成長、発育および再生に直接関与する。2次代謝産物は、それらのプロセスに直接の関与はしないが、通常は重要な生態学的機能(例えば抗生物質)を有する。   As used herein, “metabolite” is any intermediate or product of metabolism and includes both large and small molecules. As used herein and where appropriate, the definition applies to both primary and secondary metabolites. Primary metabolites are directly involved in the normal growth, development and regeneration of biological systems. Secondary metabolites are not directly involved in these processes, but usually have important ecological functions (eg, antibiotics).

本明細書で使用される「生合成的(biosynthetic)」という用語は、生体系による化学化合物のいずれの産生をも意味する。   As used herein, the term “biosynthetic” means any production of a chemical compound by a biological system.

本明細書で使用される「粒子形成(particle-forming)」は、通常は液状媒体中で、固体粒子を形成することが可能な化学的、生合成的または生物学的な構成要素または化合物を指す。粒子形成構成要素が特定の条件(例えば、pH、温度、水分および/または容量オスモル濃度/重量オスモル濃度の変化)に曝露される場合、粒子の形成が通常は生じる。その条件への曝露によって、粒子が形成されるように、例えば、結合、融合、凝固および/または脱水が生じ得る。析出反応は、粒子形成事象の一例である。   As used herein, “particle-forming” refers to a chemical, biosynthetic or biological component or compound capable of forming solid particles, usually in a liquid medium. Point to. Particle formation usually occurs when the particle-forming component is exposed to certain conditions (eg, changes in pH, temperature, moisture and / or osmolality / osmolality). For example, binding, fusion, coagulation and / or dehydration can occur such that exposure to the conditions results in the formation of particles. A precipitation reaction is an example of a particle formation event.

本明細書で使用される「共通の溶液(co-solution)」は、少なくとも2種の化学的、生物学的および/または生合成的な構成要素を含む任意の培地である。例えば、共通の溶液は、少なくとも1種の化学的、生物学的および/または生合成的な構成要素を含む液体を、化学的、生物学的および/または生合成的な構成要素を含む固体と組み合わせることによって生成することができる。別の一例においては、共通の溶液は、少なくとも1種の化学的、生物学的および/または生合成的な構成要素を含む液体を、化学的、生物学的および/または生合成的な構成要素を含む別の液体と組み合わせることによって形成することができる。さらなる一例においては、共通の溶液は、それぞれ少なくとも1種の化学的、生物学的および/または生合成的な構成要素を含む少なくとも2種の固体を単一の溶液に添加することによって生成することができる。   As used herein, a “co-solution” is any medium that contains at least two chemical, biological and / or biosynthetic components. For example, a common solution may be a liquid containing at least one chemical, biological and / or biosynthetic component and a solid containing a chemical, biological and / or biosynthetic component. It can be generated by combining. In another example, the common solution may be a liquid containing at least one chemical, biological and / or biosynthetic component, a chemical, biological and / or biosynthetic component. It can be formed by combining with another liquid containing. In a further example, the common solution is generated by adding at least two solids, each containing at least one chemical, biological and / or biosynthetic component, to a single solution. Can do.

本発明において意図される天然のGLP−1は、配列番号1または配列番号2のアミノ酸配列を有するポリペプチドである。天然のGLP−1ペプチドは、インビボで数分以内に急激に切断および不活化される。   Natural GLP-1 contemplated in the present invention is a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. Natural GLP-1 peptides are rapidly cleaved and inactivated within a few minutes in vivo.

本発明のGLP−1類似体としては、エキセンジンを挙げることができる。エキセンジンはGLP−1受容体アゴニストであることが見出されたペプチドであり、そのような類似体としては、さらにエキセンジン1〜4を挙げることができる。エキセンジンは、アメリカドクトカゲの毒液中に見出され、哺乳類のGLP−1と約53%のアミノ酸相同性を有する。エキセンジンはまた、GLP−1受容体に同様の結合親和性を有する。エキセンジン−3およびエキセンジン−4は、膵腺房細胞内におけるcAMP産生および膵腺房細胞からのアミラーゼ放出を刺激することが報告されている(Malhotraら、1992;Raufmanら、1992;Singhら、1994)。糖尿病治療および高血糖予防のためのインスリン分泌促進剤としてエキセンジン−3およびエキセンジン−4を使用することが提案されている(米国特許第5,424,286号)。   Exendin may be mentioned as a GLP-1 analog of the present invention. Exendin is a peptide that has been found to be a GLP-1 receptor agonist, and such analogs can further include exendins 1-4. Exendin is found in the venom of the American dragon lizard and has about 53% amino acid homology with mammalian GLP-1. Exendin also has similar binding affinity for the GLP-1 receptor. Exendin-3 and exendin-4 have been reported to stimulate cAMP production and release of amylase from pancreatic acinar cells (Malhotra et al., 1992; Raufman et al., 1992; Singh et al., 1994). ). It has been proposed to use exendin-3 and exendin-4 as insulin secretagogues for diabetes treatment and prevention of hyperglycemia (US Pat. No. 5,424,286).

エキセンジン(例えばエキセンジン[9−39])のカルボキシ末端断片、カルボキシアミド化された分子、および断片3−39〜9−39が、効力のある選択的なGLP−1拮抗体であることが報告されている(Gokeら、1993;Raufmanら、1991;Scheppら、1994;Montrose-Rafizadehら、1996)。文献はまた、エキセンジン[9−39]がインビボで内在性GLP−1を遮断し、それによりインスリン分泌が低減することを示している(Wangら、1995;D'Alessioら、1996)。エキセンジン−4は、インスリン分泌β−TC1細胞上のGLP−1受容体に、膵臓由来の分散した腺房細胞に、そして胃由来の壁細胞に強力に結合する。また、エキセンジン−4ペプチドは、摘出された胃におけるソマトスタチン放出を刺激し、且つガストリン放出を抑制する役割を果たす(Gokeら、1993;Scheppら、1994;Eisseleら、1994)。クローン化されたGLP−1受容体によりトランスフェクトされた細胞において、エキセンジン−4は、報告によるとアゴニストであり、すなわち、それはcAMPを増加させるものであるが、一方でエキセンジン[9−39]は拮抗体として同定され、すなわち、それは、エキセンジン−4およびGLP−1の刺激作用を遮断するものである。また、エキセンジンは、分解に対して抵抗性を有することが見出されている。   It has been reported that the carboxy-terminal fragment of exendin (eg exendin [9-39]), carboxyamidated molecule, and fragments 3-39-9-39 are potent selective GLP-1 antagonists. (Goke et al., 1993; Raufman et al., 1991; Schepp et al., 1994; Montrose-Rafizadeh et al., 1996). The literature also shows that exendin [9-39] blocks endogenous GLP-1 in vivo, thereby reducing insulin secretion (Wang et al., 1995; D'Alessio et al., 1996). Exendin-4 binds strongly to the GLP-1 receptor on insulin-secreting β-TC1 cells, to dispersed acinar cells from the pancreas, and to mural cells from the stomach. Exendin-4 peptides also play a role in stimulating somatostatin release in the isolated stomach and suppressing gastrin release (Goke et al., 1993; Schepp et al., 1994; Eissele et al., 1994). In cells transfected with the cloned GLP-1 receptor, exendin-4 is reportedly an agonist, ie it increases cAMP, while exendin [9-39] Identified as an antagonist, ie, it blocks the stimulatory action of exendin-4 and GLP-1. Exendin has also been found to be resistant to degradation.

別の一態様においては、本発明は、ペプチド模倣体の使用を意図するものである。ペプチド模倣体は、当業者に知られているように、ホルモン、サイトカイン、酵素基質、ウィルスまたは他の生体分子における活性決定因子を生物学的に模倣するペプチドであり、天然リガンドの生理活性を拮抗するか、刺激するか、さもなければ調節することが可能なものである。ペプチド模倣体は、特に薬物開発において有用である。例えば、Johnsonら、"Peptide Turn Mimetics" in BIOTECHNOLOGY AND PHARMACY、Pezzutoら、Eds., Chapman and Hall, New York (1993)を参照のこと。ペプチド模倣体の使用の背後で基礎をなす理論的根拠は、タンパク質のペプチド主鎖が、アミノ酸側鎖を、主に分子相互作用を容易にするように位置づけて存在するというものである。ペプチド模倣体は、天然の分子に類似した分子相互作用を可能にするものと考えられる。   In another aspect, the present invention contemplates the use of peptidomimetics. Peptidomimetics are peptides that biologically mimic activity determinants in hormones, cytokines, enzyme substrates, viruses or other biomolecules, as known to those skilled in the art, and antagonize the biological activity of natural ligands Can be stimulated or otherwise adjusted. Peptidomimetics are particularly useful in drug development. See, for example, Johnson et al., “Peptide Turn Mimetics” in BIOTECHNOLOGY AND PHARMACY, Pezzuto et al., Eds., Chapman and Hall, New York (1993). The rationale underlying the use of peptidomimetics is that the peptide backbone of the protein exists with amino acid side chains positioned primarily to facilitate molecular interactions. Peptidomimetics are thought to allow molecular interactions similar to natural molecules.

さらなる態様においては、本発明のGLP−1分子は、天然のGLP−1の少なくとも1つの生物学的活性(例えば、GLP−1受容体に結合する能力)を有し、インスリン分泌促進活性を生じさせるシグナル伝達経路を開始すると考えられる。本発明の別の態様においては、GLP−1分子は、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、類似体、模倣体、誘導体、アイソフォーム、断片等であってもよく、天然由来のGLP−1の少なくとも1つの生物学的活性を保持する。GLP−1分子はまた、天然由来のヒトGLP−1の医薬的に許容し得る塩、プロドラッグ、プロドラッグの塩、多形体、水和物、溶媒和物、生物学的に活性な断片、生物学的に活性な変異体および立体異性体、ならびに天然由来のヒトGLP−1のアゴニスト、模倣体および拮抗体変異体、エキセンジン1〜4等のエキセンジンのファミリー、およびそのポリペプチド融合物を含むことができる。本発明のGLP−1分子はまた、GLP−1の分解を阻止または抑制するジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)保護GLP−1を含むことができる。   In a further aspect, the GLP-1 molecules of the invention have at least one biological activity of native GLP-1 (eg, the ability to bind to the GLP-1 receptor) and produce insulin secretagogue activity It is thought to initiate the signal transduction pathway. In another aspect of the invention, the GLP-1 molecule may be a peptide, polypeptide, protein, analog, mimetic, derivative, isoform, fragment, etc., and at least one of naturally occurring GLP-1 Retains two biological activities. GLP-1 molecules also include pharmaceutically acceptable salts, prodrugs, prodrug salts, polymorphs, hydrates, solvates, biologically active fragments of naturally occurring human GLP-1. Includes biologically active variants and stereoisomers, as well as naturally occurring agonists, mimetics and antagonist variants of human GLP-1, exendin families such as exendins 1-4, and polypeptide fusions thereof be able to. The GLP-1 molecules of the invention can also include a dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) protected GLP-1 that prevents or inhibits degradation of GLP-1.

本発明のGLP−1分子は、アミノ酸置換を含み、溶解度を改善し、抗酸化性を付与し、生物学的効力を増大させ、あるいは循環血液中の半減期を増加させるペプチド、ポリペプチド、タンパク質およびその誘導体を含む。したがって、本発明において検討されるGLP−1分子は、アミノ酸置換、欠失または付加を含み、ここでアミノ酸は当技術分野でよく知られているものから選択される。分子のN末端またはC末端は、例えばアシル化や、アセチル化、アミド化により修飾され得るが、それらに限定されるものではない。従って、本発明においては、「アミノ酸」という用語は、天然のアミノ酸および非天然のアミノ酸ならびに天然のアミノ酸と同様の機能を果たすアミノ酸類似体およびアミノ酸模倣体を指す。天然にコードされたアミノ酸は、20種の一般のアミノ酸(アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシンおよびバリン)、ピロリシンおよびセレノシステインである。アミノ酸類似体とは、天然のアミノ酸と同じ基本的化学構造(すなわち、水素、カルボキシル基、アミノ基およびR基に結合するα−炭素)を有する化合物(例えば、ホモセリン、ノルロイシン、ノルバリン、メチオニンスルホキシド、メチオニン・メチルスルホニウム、シトルリン、ヒドロキシグルタミン酸、ヒドロキシプロリン、プラリーヌ)を指す。そのような類似体は修飾されたR基(例えばノルロイシン)を有するが、天然のアミノ酸と同じ基本的化学構造を保持する。また、本発明において意図されるアミノ酸としては、アミノ末端とカルボキシル末端とを含むという点でα−アミノ酸と類似しているβ−アミノ酸が挙げられる。しかしながら、β−アミノ酸内においては、2個の炭素原子により、これらの官能基末端は分離される。特異的な側鎖を有するβ−アミノ酸は、α(C2)炭素またはβ(C3)炭素のいずれかにおいてR異性体またはS異性体として存在することができる。これにより、いずれの所与の側鎖についても合計で4種のジアステレオ異性体が可能となる。   The GLP-1 molecule of the present invention includes peptides, polypeptides, proteins that contain amino acid substitutions, improve solubility, impart antioxidant properties, increase biological efficacy, or increase half-life in circulating blood And derivatives thereof. Thus, the GLP-1 molecules contemplated in the present invention contain amino acid substitutions, deletions or additions, where the amino acids are selected from those well known in the art. The N-terminus or C-terminus of the molecule can be modified by, for example, acylation, acetylation, or amidation, but is not limited thereto. Thus, in the present invention, the term “amino acid” refers to natural and non-natural amino acids as well as amino acid analogs and amino acid mimetics that perform similar functions as natural amino acids. Naturally encoded amino acids include 20 common amino acids (alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, Tryptophan, tyrosine and valine), pyrrolysine and selenocysteine. Amino acid analogs are compounds having the same basic chemical structure as natural amino acids (ie, α-carbon bonded to hydrogen, carboxyl group, amino group and R group) (for example, homoserine, norleucine, norvaline, methionine sulfoxide, Methionine / methylsulfonium, citrulline, hydroxyglutamic acid, hydroxyproline, praline). Such analogs have modified R groups (eg, norleucine) but retain the same basic chemical structure as a naturally occurring amino acid. The amino acids contemplated in the present invention include β-amino acids that are similar to α-amino acids in that they include an amino terminus and a carboxyl terminus. However, within the β-amino acid, these functional ends are separated by two carbon atoms. Β-amino acids with specific side chains can exist as R isomers or S isomers at either the α (C2) or β (C3) carbons. This allows for a total of four diastereoisomers for any given side chain.

本発明のGLP−1分子はまた、ハイブリッドGLP−1タンパク質、融合タンパク質、オリゴマーおよびマルティマー、相同体、グリコシル化パターン変異体、およびその突然変異タンパク質を含むことができるが、ここでGLP−1分子は、天然の分子の少なくとも1種の生物学的活性を保持し、そしてさらには、それを合成または作製する方法(組換え方法(cDNA、ゲノムDNA、合成DNAまたは核酸の他の形態から作製されるかにかかわらず)、合成方法および遺伝子活性化方法が挙げられるが、それらに限定されない)にかかわるものではない。組換えDNA技術は当業者によく知られている(Russell, D.W.ら、Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, N.Y., 2001参照)。   The GLP-1 molecules of the present invention can also include hybrid GLP-1 proteins, fusion proteins, oligomers and multimers, homologues, glycosylation pattern variants, and mutant proteins thereof, where GLP-1 The molecule retains at least one biological activity of the natural molecule and, furthermore, a method of synthesizing or producing it (made from recombinant methods (cDNA, genomic DNA, synthetic DNA or other forms of nucleic acids). (Including, but not limited to) synthetic methods and gene activation methods). Recombinant DNA technology is well known to those skilled in the art (see Russell, D.W. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, N.Y., 2001).

III.ジケトピペラジン
ジケトピペラジンは、薬物送達および安定化に有用な微小粒子を形成するその能力のためによく知られている。本発明において、ジケトピペラジンは、GLP−1分子の吸収を容易にし、それによって、分解に抵抗性のある安定した製剤を提供するために使用される。
III. Diketopiperazine Diketopiperazine is well known for its ability to form microparticles useful for drug delivery and stabilization. In the present invention, diketopiperazine is used to facilitate the absorption of GLP-1 molecules, thereby providing a stable formulation that is resistant to degradation.

各種方法を使用することができるが、ジケトピペラジンは、GLP−1分子を組み込む粒子、またはGLP−1分子が吸着され得る粒子に形成することができる。これは、ジケトピペラジン溶液をGLP−1分子の溶液または懸濁液と混合し、その後ジケトピペラジンおよびGLP−1を含む粒子を析出し、次いで形成することを含む。或いは、ジケトピペラジンを析出させて粒子を形成し、その後GLP−1分子の溶液と混合することもできる。ジケトピペラジン粒子とGLP−1分子との間の会合は、溶剤除去により促進させるか、あるいは、その会合を促進するために、特定のステップ(例えばpH調整)を乾燥前に含めることもできる。   Although various methods can be used, diketopiperazine can be formed into particles that incorporate GLP-1 molecules or particles onto which GLP-1 molecules can be adsorbed. This involves mixing the diketopiperazine solution with a solution or suspension of GLP-1 molecules, then precipitating and then forming particles containing diketopiperazine and GLP-1. Alternatively, diketopiperazine can be deposited to form particles and then mixed with a solution of GLP-1 molecules. The association between the diketopiperazine particles and the GLP-1 molecule is facilitated by solvent removal, or certain steps (eg pH adjustment) can be included prior to drying to facilitate the association.

好ましい一態様においては、本発明のジケトピペラジンとしては、3,6−ジ(フマリル−4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジン、別名(E)−3,6−ビス[4−(N−カルボキシル−2−プロペニル)アミドブチル]−2,5−ジケトピペラジン(フマリルジケトピペラジンまたはFDKPとも呼ばれ得る)が挙げられるが、これに限定されるものではない。   In a preferred embodiment, the diketopiperazine of the present invention includes 3,6-di (fumaryl-4-aminobutyl) -2,5-diketopiperazine, also known as (E) -3,6-bis [4- (N-carboxyl-2-propenyl) amidobutyl] -2,5-diketopiperazine (also referred to as fumaryl diketopiperazine or FDKP), but is not limited to this.

本発明において意図される他のジケトピペラジンとしては、3,6−ジ(4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジンの誘導体(例えば、3,6−ジ(スクシニル−4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジン(本明細書において3,6−ビス(4−カルボキシプロピル)アミドブチル−2,5−ジケトピペラジン;スクシニルジケトピペラジンまたはSDKPと呼ばれる);3,6−ジ(マレイル−4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジン;3,6−ジ(シトラコニル−4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジン;3,6−ジ(グルタリル−4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジン;3,6−ジ(マロニル−4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジン;3,6−ジ(オキサリル−4−アミノブチル)−2,5−ジケトピペラジンおよびそれらの誘導体)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Other diketopiperazines contemplated in the present invention include derivatives of 3,6-di (4-aminobutyl) -2,5-diketopiperazine (eg, 3,6-di (succinyl-4-aminobutyl) ) -2,5-diketopiperazine (referred to herein as 3,6-bis (4-carboxypropyl) amidobutyl-2,5-diketopiperazine; referred to as succinyl diketopiperazine or SDKP); (Maleyl-4-aminobutyl) -2,5-diketopiperazine; 3,6-di (citraconyl-4-aminobutyl) -2,5-diketopiperazine; 3,6-di (glutaryl-4-amino) Butyl) -2,5-diketopiperazine; 3,6-di (malonyl-4-aminobutyl) -2,5-diketopiperazine; 3,6-di (oxalyl-4-aminobutyl) 2,5 diketopiperazine and derivatives thereof), and the like, but not limited thereto.

他の態様においては、本発明は、ジケトピペラジン塩の使用を意図するものである。そのような塩としては、例えば、任意の医薬的に許容し得る塩(例えば、ジケトピペラジンのNa塩、K塩、Li塩、Mg塩、Ca塩、アンモニウム塩、あるいはモノアルキルアンモニウム、ジアルキルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム(トリエチルアミン、ブチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンまたはピリジン類等から誘導されるもの)の塩)を挙げることができる。その塩は、モノ塩、ジ塩または混合塩であり得る。また、より高位の塩は、R基が2個以上の酸性基を含むジケトピペラジンについて意図される。本発明の他の側面においては、ジケトピペラジンの薬物塩を形成するために、剤の基本形態はジケトピペラジンと混合し得るものであり、その結果、薬物はジケトピペラジンの対カチオンとなる。本明細書において検討される塩の一例としては、それに限定されないが、FDKPジNaが挙げられる。DKP塩を使用する薬物送達は、米国特許出願第11/210,710号において教示され、その開示内容は、DKP塩に関してそれが含むすべてについて参照により本明細書に組み込まれる。   In other embodiments, the present invention contemplates the use of diketopiperazine salts. Such salts include, for example, any pharmaceutically acceptable salt (eg, diketopiperazine Na, K, Li, Mg, Ca, ammonium, or monoalkylammonium, dialkylammonium salts). , Salts of trialkylammonium (derived from triethylamine, butylamine, diethanolamine, triethanolamine or pyridines). The salt may be a mono salt, a di salt or a mixed salt. Higher salts are also contemplated for diketopiperazines where the R group contains two or more acidic groups. In another aspect of the invention, the base form of the agent can be mixed with diketopiperazine to form a diketopiperazine drug salt, so that the drug is a counter-cation of diketopiperazine. . An example of a salt contemplated herein includes, but is not limited to, FDKP diNa. Drug delivery using DKP salts is taught in US patent application Ser. No. 11 / 210,710, the disclosure of which is incorporated herein by reference for all that it contains with respect to DKP salts.

本明細書の他の箇所で開示されるように、本発明はまた、FDKPの新規な非対称類似体((E)−3−(4−(3,6−ジオキソピペラジン−2−イル)ブチルカルバモイル)−アクリル酸;(E)−3−(3−(3,6−ジオキソピペラジン−2−イル)プロピル−カルバモイル)アクリル酸;及び(E)−3−(4−(5−イソプロピル−3,6−ジオキソピペラジン−2−イル)−ブチルカルバモイル)アクリル酸等のxDKP)を使用し、これは、本明細書と同じ日付で出願された"Asymmetrical FDKP Analogs for Use as Drug Delivery Agents"という名称の米国仮特許出願で開示されたものであり、その開示内容は、その全体が本明細書において組み込まれる(Atty Docket No. 51300-00041)。   As disclosed elsewhere herein, the present invention also provides a novel asymmetric analog of FDKP ((E) -3- (4- (3,6-dioxopiperazin-2-yl) butyrate). Rucarbamoyl) -acrylic acid; (E) -3- (3- (3,6-dioxopiperazin-2-yl) propyl-carbamoyl) acrylic acid; and (E) -3- (4- (5-isopropyl- 3,6-dioxopiperazin-2-yl) -butylcarbamoyl) xDKP) such as acrylic acid, which was filed on the same date as the present application "Asymmetrical FDKP Analogs for Use as Drug Delivery Agents" The disclosure of which is incorporated herein in its entirety (Atty Docket No. 51300-00041).

ジケトピペラジンは、Katchalskiら、(J. Amer. Chem. Soc. 68:879-80; 1946)に記載されるアミノ酸エステル誘導体の環状二量化、ジペプチドエステル誘導体の環化、またはKoppleら、(J. Org. Chem. 33:862-64;1968)に記載される高沸点溶剤中のアミノ酸誘導体の熱脱水反応によって形成することが可能であり、それらの教示内容は本明細書に組み込まれる。   Diketopiperazines can be prepared by cyclic dimerization of amino acid ester derivatives, cyclization of dipeptide ester derivatives, or by Kopple et al. (J. Amer. Chem. Soc. 68: 879-80; 1946). Org. Chem. 33: 862-64; 1968) can be formed by thermal dehydration of amino acid derivatives in high boiling solvents, the teachings of which are incorporated herein.

ジケトピペラジンの合成および調製の方法は当業者によく知られており、米国特許第5,352,461号;同第5,503,852号;同第6,071,497号;同第6,331,318号;同第6,428,771号および米国特許出願第20060040953号に開示されている。米国特許第6,444,226号および同第6,652,885号には、活性薬剤を粒子に結合するために活性薬剤の溶液が添加される水性懸濁液の形態でのジケトピペラジンの微小粒子の調製および提供が記載されている。これらの特許には、活性薬剤を含む微小粒子を生じるための凍結乾燥により液体培地を除去する方法がさらに記載されており、粒子への活性薬剤の結合を促進するためのそのような懸濁液の溶媒条件を変更することは、両方とも"Method of Drug Formulation Based on Increasing the Affinity of Active Agents for Crystalline Microparticle Surfaces"という名称の米国特許出願第60/717,524号および同第11/532,063号、および"Method of Drug Formulation Based on Increasing the Affinity of Active Agents for Crystalline Microparticle Surfaces."という名称の同第11/532,065号に教示されている。また、米国特許第6,440,463号および2005年8月23日に出願の米国特許出願第11/210,709号および米国特許出願第11/208,087号を参照のこと。場合によっては、本発明の負荷されたジケトピペラジン粒子を、例えば、2006年2月22日に出願の"A Method For Improving the Pharmaceutic Properties of Microparticles Comprising Diketopiperazine and an Active Agent"という名称の米国特許出願第11/678,046号に開示される噴霧乾燥方法によって乾燥することが意図される。これらの特許および特許出願の各々は、ジケトピペラジンに関してそれらが含むすべてについて参照により本明細書に組み込まれている。   Methods of synthesis and preparation of diketopiperazine are well known to those skilled in the art and are described in US Pat. Nos. 5,352,461; 5,503,852; 6,071,497; 331, 318; 6,428,771 and U.S. Patent Application 20060040953. US Pat. Nos. 6,444,226 and 6,652,885 describe diketopiperazine in the form of an aqueous suspension to which a solution of the active agent is added to bind the active agent to the particles. The preparation and provision of microparticles is described. These patents further describe a method of removing the liquid medium by lyophilization to produce microparticles containing the active agent, and such suspensions to promote binding of the active agent to the particles. Changing the solvent conditions of US Patent Application Nos. 60 / 717,524 and 11 / 532,063, both entitled “Method of Drug Formulation Based on Increasing the Affinity of Active Agents for Crystalline Microparticle Surfaces”. No. 11 / 532,065 entitled “Method of Drug Formulation Based on Increasing the Affinity of Active Agents for Crystalline Microparticle Surfaces”. See also U.S. Patent No. 6,440,463 and U.S. Patent Application No. 11 / 210,709 filed on August 23, 2005 and U.S. Patent Application No. 11 / 208,087. In some cases, the loaded diketopiperazine particles of the present invention may be obtained, for example, from a US patent application entitled “A Method For Improving the Pharmaceutic Properties of Microparticles Comprising Diketopiperazine and an Active Agent” filed on Feb. 22, 2006. It is intended to be dried by the spray drying method disclosed in 11 / 678,046. Each of these patents and patent applications is hereby incorporated by reference for all that they contain with respect to diketopiperazine.

IV.GLP−1/DKP粒子の治療用製剤
本発明は、治療を必要とする被験体に投与するためのGLP−1/FDKP製剤をさらに提供するものである。本発明で検討される被験体とは、家庭のペットまたはヒトであり得る。特定の態様においては、その治療は、II型糖尿病、肥満、癌またはそれらから生じるあらゆる関連疾患もおよび/または関連症状に対してなされる。ヒトは、特に好ましい被験体である。
IV. GLP-1 / DKP Particle Therapeutic Formulation The present invention further provides a GLP-1 / FDKP formulation for administration to a subject in need of treatment. The subject considered in the present invention may be a domestic pet or a human. In certain embodiments, the treatment is for Type II diabetes, obesity, cancer or any related disease resulting therefrom and / or for related symptoms. Human is a particularly preferred subject.

本発明において意図される他の疾患または症状としては、過敏性腸症候群、心筋梗塞、虚血、再灌流組織損傷、異脂肪血症、糖尿病性心筋症、急性冠動脈症候群、代謝症候群、術後の異化的変化、神経変性障害、記憶障害および学習障害、膵島細胞移植および再生治療または卒中発作が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明において意図される他の疾患および/または症状は、GLP−1/FDKP乾燥粉末製剤を、それを必要とする被験体に投与することによって治療することができる上記のものに関連したあらゆる疾患および/または症状を包含する。また、本発明のGLP−1/FDKP乾燥粉末製剤は、II型糖尿病および高血糖のヒト細胞におけるβ細胞の分化誘導治療で使用することができる。   Other diseases or conditions contemplated in the present invention include irritable bowel syndrome, myocardial infarction, ischemia, reperfusion tissue damage, dyslipidemia, diabetic cardiomyopathy, acute coronary syndrome, metabolic syndrome, postoperative These include, but are not limited to, catabolic changes, neurodegenerative disorders, memory disorders and learning disorders, islet cell transplantation and regenerative treatment or stroke attacks. Other diseases and / or symptoms contemplated in the present invention are any diseases related to the above that can be treated by administering a GLP-1 / FDKP dry powder formulation to a subject in need thereof And / or symptoms. In addition, the GLP-1 / FDKP dry powder formulation of the present invention can be used in the treatment for inducing differentiation of β cells in human cells with type II diabetes and hyperglycemia.

本発明のさらなる一態様においては、被験体は、ラット、ウサギ、ハムスター、モルモット、アレチネズミ、ウッドチャック、ネコ、イヌ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、ウシ、ウマ、サルおよび類人猿(チンパンジー、テナガザルおよびヒヒを包含する)を包含する家庭のペットまたは動物であり得ると考えられる。   In a further aspect of the invention, the subject comprises a rat, rabbit, hamster, guinea pig, gerbil, woodchuck, cat, dog, sheep, goat, pig, cow, horse, monkey and ape (chimpanzee, gibbon and baboon). It is contemplated that it may be a domestic pet or animal that includes.

さらに、本発明のGLP−1/FDKP粒子製剤は、当業者に知られている、臨床的または非臨床的な目的の各種投与経路により投与され得ると考えられる。本発明のGLP−1/FDKP組成物は、あらゆる標的とされる生体膜(好ましくは被験体の粘膜)にも投与することができる。投与はいずれの経路によっても行うことが可能であり、その経路としては、直接罹患した部位に対して、または局所的手段による、経口、経鼻、口腔内、全身静脈内注射、皮下、血液供給またはリンパ液供給による局所投与が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明の好ましい態様においては、GLP−1/FDKP組成物の投与は、肺内送達によってなされる。   Furthermore, it is believed that the GLP-1 / FDKP particle formulations of the present invention can be administered by various routes of clinical or non-clinical purposes known to those skilled in the art. The GLP-1 / FDKP composition of the present invention can also be administered to any targeted biological membrane (preferably the mucosa of a subject). Administration can be by any route, including oral, nasal, buccal, systemic intravenous injection, subcutaneous, blood supply, directly to the affected area or by local means Alternatively, local administration by supplying lymph fluid may be mentioned, but it is not limited thereto. In a preferred embodiment of the invention, administration of the GLP-1 / FDKP composition is by pulmonary delivery.

本発明において使用することができる他の代替的投与経路としては:カテーテル、洗浄液、クリーム、脂質組成物(例えばリポソーム)、あるいは当業者に知られている他の方法または上記のあらゆる併用による、エアゾール、注射、注入、連続注入、直接標的細胞を浸漬する局所灌流を使用した、皮内、動脈内、腹腔内、病巣内、頭蓋内、関節、前立腺内、胸内、気管内、硝子体内、膣内、直腸、腫瘍内、筋肉内、膀胱内、粘膜、心膜内、気管支投与局所を挙げることができる(例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences, 1990参照、投与方法に関してそれが含むすべてについて参照により本明細書に組み込まれる)。   Other alternative routes of administration that can be used in the present invention include: aerosols by catheters, lavage fluids, creams, lipid compositions (eg, liposomes), or other methods known to those skilled in the art or any combination of the above. Intradermal, intraarterial, intraperitoneal, intralesional, intracranial, joint, intraprostatic, intrathoracic, intratracheal, intravitreal, vagina using injection, infusion, continuous infusion, local perfusion directly immersing target cells Internal, rectal, intratumoral, intramuscular, intravesical, mucosal, intrapericardial, topical bronchial administration may be mentioned (see, eg, Remington's Pharmaceutical Sciences, 1990, all of what it includes with respect to the method of administration is herein incorporated by reference. Incorporated into).

乾燥粉末製剤として、本発明のGLP−1/DKP粒子は、粒径に応じて、呼吸系の特定の領域に吸入により送達することができる。さらに、GLP−1/DKP粒子は、静脈内懸濁剤形に組込みのために十分に小さくすることができる。経口送達のために、粒子は、懸濁剤、錠剤またはカプセル剤に組み込むことができる。GLP−1/DKP組成物は、ネブライザーや、定量吸入器、乾燥粉末吸入器、噴霧器等の吸入装置から送達することができる。   As a dry powder formulation, the GLP-1 / DKP particles of the present invention can be delivered by inhalation to specific areas of the respiratory system, depending on particle size. Furthermore, GLP-1 / DKP particles can be made small enough for incorporation into an intravenous suspension dosage form. For oral delivery, the particles can be incorporated into suspensions, tablets or capsules. The GLP-1 / DKP composition can be delivered from inhalation devices such as nebulizers, metered dose inhalers, dry powder inhalers, nebulizers and the like.

さらなる態様においては、「有効量」のGLP−1/DKP製剤を、それを必要とする患者に投与することが意図される。本発明で意図されるGLP−1/DKP乾燥粉末製剤の「有効量」は、治療される疾患、症状または障害の症候の内の1つ以上をある程度軽減するGLP−1化合物、類似体またはペプチド模倣体等の量を意味する。一態様においては、GLP−1/DKP乾燥粉末製剤の「有効量」は、少なくとも約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50%以上まで血漿中インスリン濃度を上昇させ、空腹時血糖濃度を減少または低下させ、膵臓β細胞集団を増殖させることによって糖尿病を治療するためのGLP−1分子の量であるが、そのようなものに限定されるものではない。別の好ましい一態様においては、本発明は、そのような治療を必要とする被験体に医薬的に有効な量のGLP−1分子を投与することによって、肥満を治療することを意図するものである。そのような例においては、GLP−1/DKP乾燥粉末製剤の「有効量」は、少なくとも約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50%以上体重を減少または低下させることにより肥満を治療するためのGLP−1分子の量であるが、そのようなものに限定されるものではない。本発明はまた、そのような治療を必要とする被験体に医薬的に有効な量のGLP−1分子を投与することにより満腹感を制御するための「有効量」のGLP−1/DKP乾燥粉末製剤を投与することを意図するものである。それらに限定されないが、GLP−1分子は、エキセンジン−1やエキセンジン−4等のエキセンジン分子であり得る。そのような例においては、GLP−1/DKP乾燥粉末製剤の「有効量」は、少なくとも約5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、35、40、45、50%以上まで空腹感および食物摂取(例えば、質量またはカロリー含有量で測定される)を減少させるGLP−1分子の量であるが、そのようなものに限定されるものではない。GLP−1/DKP乾燥粉末製剤の「有効量」は、その疾患または症状または症候の程度を、検出可能かつ反復して軽減、減少、最小化または限定するために十分な量であるとさらに定義することが可能である。また、疾患または症状の除去、消失または治癒は、「有効量」の本発明の製剤を利用することにより可能となり得る。   In a further aspect, it is contemplated that an “effective amount” of a GLP-1 / DKP formulation is administered to a patient in need thereof. An “effective amount” of a GLP-1 / DKP dry powder formulation contemplated by the present invention is a GLP-1 compound, analog or peptide that alleviates to some extent one or more of the diseases, symptoms or symptoms of the disorder being treated. It means the amount of mimics. In one aspect, the “effective amount” of the GLP-1 / DKP dry powder formulation is at least about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, With the amount of GLP-1 molecule to treat diabetes by increasing plasma insulin levels to 35, 40, 45, 50% or more, decreasing or decreasing fasting blood glucose levels, and expanding the pancreatic beta cell population There is, but is not limited to such. In another preferred embodiment, the present invention contemplates treating obesity by administering a pharmaceutically effective amount of a GLP-1 molecule to a subject in need of such treatment. is there. In such examples, an “effective amount” of the GLP-1 / DKP dry powder formulation reduces or reduces body weight by at least about 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50% or more. Is the amount of GLP-1 molecule for treating obesity, but is not limited to such. The invention also provides an “effective amount” of GLP-1 / DKP drying for controlling satiety by administering a pharmaceutically effective amount of a GLP-1 molecule to a subject in need of such treatment. It is intended to administer a powder formulation. Although not limited thereto, the GLP-1 molecule can be an exendin molecule such as exendin-1 or exendin-4. In such examples, the “effective amount” of the GLP-1 / DKP dry powder formulation is at least about 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 35, 40, 45, up to 50% or more hunger and food intake (eg, by mass or calorie content) Is the amount of GLP-1 molecule that decreases (measured), but is not limited to such. An “effective amount” of a GLP-1 / DKP dry powder formulation is further defined as an amount sufficient to detectably and repeatedly reduce, reduce, minimize or limit the degree of the disease or condition or symptom. Is possible. Also, removal, elimination or healing of a disease or condition may be possible by utilizing an “effective amount” of a formulation of the invention.

本発明のGLP−1/FDKP組成物を、それを必要とする被験体に投与する際、その組成物の実際の投与量は、体重、症状の重症度、治療される疾患の種類、以前または現在の治療的介入、患者の特発症、投与経路等の身体的または生理的な因子に基づいて決定することができる。当業者は、1つ以上のこれらの因子に基づいて実際の投与量を決定することができる。   When administering the GLP-1 / FDKP composition of the present invention to a subject in need thereof, the actual dosage of the composition is: body weight, severity of symptoms, type of disease being treated, previous or It can be determined based on physical or physiological factors such as current therapeutic intervention, patient onset, route of administration and the like. One of ordinary skill in the art can determine the actual dosage based on one or more of these factors.

本発明のGLP−1/DKP製剤は、治療される疾患または症状に応じて1回または2回以上投与することができる。GLP−1/DKP製剤の投与は、分、時間、日、週または月の間隔で被験体に提供することができる。場合によっては、その治療法を行うタイミングは、投与時にGLP−1分子の半減期と関連させることができる。さらなる態様においては、特定の、または複合した疾患または症状(例えば癌等)を治療する際、医薬賦形剤または作用剤を有する本発明のGLP−1/DKP製剤を投与することは望ましい場合もある。そのような場合、投与法は、医薬賦形剤または作用剤によって決定することができる。   The GLP-1 / DKP formulation of the present invention can be administered once or more than once depending on the disease or condition being treated. Administration of the GLP-1 / DKP formulation can be provided to the subject at intervals of minutes, hours, days, weeks or months. In some cases, the timing of the treatment can be related to the half-life of the GLP-1 molecule at the time of administration. In a further aspect, it may be desirable to administer a GLP-1 / DKP formulation of the invention having a pharmaceutical excipient or agent when treating a specific or complex disease or condition (eg, cancer, etc.). is there. In such cases, the mode of administration can be determined by the pharmaceutical excipient or agent.

V.実施例
以下の実施例は、本発明の特定の態様を示すためのものである。実施例において開示される手法は、本発明を実施する際に十分な機能を果たす代表的手法を説明するものであることは、当業者に認められるはずである。しかしながら、当業者は、本発明の開示に鑑みて、多くの変更は、開示される特定の態様においてなすことが可能であり、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、類似または同様の結果をさらに得ることが可能であることを認める。
V. Examples The following examples are intended to illustrate certain embodiments of the present invention. It should be appreciated by those skilled in the art that the techniques disclosed in the examples describe representative techniques that perform well in practicing the present invention. However, one of ordinary skill in the art, in light of the present disclosure, may make many changes in the specific embodiments disclosed, and similar or similar results without departing from the spirit and scope of the present invention. Admit that it is possible to obtain further.

実施例1
GLP−1の構造の生物物理学的および解析的な分析
GLP−1の構造および作用を解析するために、多くの生物物理学的および解析的な手法を使用した。これらの手法には、遠紫外円偏光二色性(遠紫外CD)、近紫外円偏光二色性(近紫外CD)、内部蛍光、フーリエ変換赤外分光法(FTIR)、高速液体クロマトグラフィ(HPLC)および質量分析(MS)が含まれ、それらのすべてが当業者によく知られている。GLP−1ペプチドに対する濃度、イオン強度、温度、pH、酸化ストレス、撹拌および複数の凍結融解サイクルの作用を調べるために広範囲にわたる条件が使用され、それらのすべては、さらに下記で詳述されている。また、特定のGLP−1/DKP製剤を実現するために、これらの解析を用いて分解の主要な経路を明らかにし、GLP−1のペプチド構造を操作する条件を確立した。
Example 1
Biophysical and analytical analysis of the structure of GLP-1 A number of biophysical and analytical techniques were used to analyze the structure and action of GLP-1. These methods include deep ultraviolet circular dichroism (far ultraviolet CD), near ultraviolet circular dichroism (near ultraviolet CD), internal fluorescence, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), high performance liquid chromatography (HPLC ) And mass spectrometry (MS), all of which are well known to those skilled in the art. A wide range of conditions are used to investigate the effects of concentration, ionic strength, temperature, pH, oxidative stress, agitation and multiple freeze-thaw cycles on GLP-1 peptides, all of which are further detailed below. . In addition, in order to realize a specific GLP-1 / DKP formulation, these analyzes were used to clarify the main pathway of degradation and establish conditions for manipulating the peptide structure of GLP-1.

実験手順
GLP−1は、American Peptide(米国カリフォルニア州サニーヴェール)またはAnaSpec(米国カリフォルニア州サンノゼ)のいずれかから購入するか、あるいは社内(MannKind Corporation、米国カリフォルニア州バレンシア)で調製した。各種濃度の水性GLP−1試料は、特に明記しない限りpH4.0および20℃で解析した。試料は、各実験前に、一般に新しく調製し、適切な添加剤(あるとすれば、例えば、塩、pH緩衝液、H等)と混合した。さらに、各種条件下のGLP−1の2次構造測定値を、遠紫外CDおよび透過フーリエ変換赤外分光法(FTIR)により収集した。さらに、近紫外CDおよび内部蛍光を用いて、GLP−1の3次構造を、その芳香族残基(すなわちトリプトファン)を囲む環境をモニターすることによって解析した。
Experimental Procedures GLP-1 was purchased from either American Peptide (Sunnyvale, Calif., USA) or AnaSpec (San Jose, CA, USA) or prepared in-house (MannKind Corporation, Valencia, CA, USA). Various concentrations of aqueous GLP-1 samples were analyzed at pH 4.0 and 20 ° C. unless otherwise specified. Samples were generally freshly prepared and mixed with appropriate additives (eg, salt, pH buffer, H 2 O 2 etc., if any) before each experiment. In addition, secondary structure measurements of GLP-1 under various conditions were collected by far ultraviolet CD and transmission Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In addition, using near-UV CD and internal fluorescence, the tertiary structure of GLP-1 was analyzed by monitoring the environment surrounding its aromatic residue (ie tryptophan).

GLP−1の濃度依存的な構造
円偏光二色性(CD)スペクトルを用いて、タンパク質やペプチド等の分子で表わされるα−ヘリックス、ランダムコイル、β−プリーツシート、β−ターンおよびランダムコイルを解析した。特に、遠紫外CDは、タンパク質およびペプチドの2次構造の種類、例えば純粋なα−ヘリックスやβ−シート等を決定するために用いた。一方で、近紫外CDは、分子の3次構造を解析するために用いた。従って、GLP−1構造に対する濃度の作用を調べるために、遠紫外CDおよび近紫外CDの手法を用いた。
GLP-1 concentration-dependent structure Using circular dichroism (CD) spectrum, α-helix, random coil, β-pleated sheet, β-turn and random coil represented by molecules such as proteins and peptides Analyzed. In particular, deep ultraviolet CD was used to determine the types of secondary structures of proteins and peptides, such as pure α-helix and β-sheet. On the other hand, near ultraviolet CD was used for analyzing the tertiary structure of the molecule. Therefore, far ultraviolet CD and near ultraviolet CD techniques were used to examine the effect of concentration on the GLP-1 structure.

図1Aの遠紫外CDにより、GLP−1は、広範囲の濃度(例えば:1.8、4.2、5.1、6.1、7.2および8.6mg/mL)にわたってα−ヘリックスおよびランダムコイルを含む2つの異なる構造を形成することが明らかになった。低濃度(2mg/mL以下)では、GLP―1は、205nmで大きな単一の極小値によって決定される通り、1次的には構造化されていない。濃度が増加するにつれて、ペプチドは、208nmおよび224nmにおける2つの極小値によって決定される通りのα−ヘリックス構造をとる(図1A)。   By far-UV CD in FIG. 1A, GLP-1 is expressed in α-helix and over a wide range of concentrations (eg: 1.8, 4.2, 5.1, 6.1, 7.2 and 8.6 mg / mL). It has been found that it forms two different structures including random coils. At low concentrations (less than 2 mg / mL), GLP-1 is primarily unstructured as determined by a large single minimum at 205 nm. As the concentration increases, the peptide adopts an α-helical structure as determined by the two local minima at 208 nm and 224 nm (FIG. 1A).

3次構造解析により、GLP−1の高濃度構造は、自己会合した立体配座(すなわちオリゴマー)であることが示唆される。近紫外CDおよび蛍光放射の両方のデータにより、この仮説が支持される。近紫外CD(図1B)における250〜300nmの正のバンドにより、GLP−1は、濃度の上昇と共に増大する明確な3次構造を有することが明らかとなる。さらに具体的には、これらのバンドによって、ペプチドの芳香族残基がほとんど固定され、明確な環境の中に存在することが分かる。   Tertiary structure analysis suggests that the high concentration structure of GLP-1 is a self-associated conformation (ie oligomer). Both near-UV CD and fluorescence emission data support this hypothesis. The 250-300 nm positive band in the near ultraviolet CD (FIG. 1B) reveals that GLP-1 has a well-defined tertiary structure that increases with increasing concentration. More specifically, these bands indicate that the aromatic residues of the peptide are almost fixed and exist in a well-defined environment.

同様に、各種濃度(pH4.0、20℃)のGLP−1の蛍光放射により、芳香族残基であるトリプトファン(それは、また、近紫外CDスペクトルの強いバンドを示した)が明確な3次構造の中に存在することが明らかとなり、示されるデータは、280nmでのトリプトファン励起から得られた(図1C)。低濃度のGLP−1についての355nmでの最大蛍光により、トリプトファンは溶媒に曝露されていて、重大な3次構造は存在しないことが分かった。高ペプチド濃度で、強度の最大値は低下し、より低波長にシフトするが、このことは、より明確な3次構造を示すものである。   Similarly, the fluorescence emission of GLP-1 at various concentrations (pH 4.0, 20 ° C.) revealed that the aromatic residue tryptophan (which also showed a strong band in the near-ultraviolet CD spectrum) was a clear third order. It was revealed that it was present in the structure and the data shown was obtained from tryptophan excitation at 280 nm (FIG. 1C). The maximum fluorescence at 355 nm for low concentrations of GLP-1 showed that tryptophan was exposed to the solvent and there was no significant tertiary structure. At high peptide concentrations, the maximum intensity decreases and shifts to lower wavelengths, indicating a clearer tertiary structure.

GLP−1の自己会合した立体配座の基礎をなす2次構造をさらに決定するために、FTIR解析を各種濃度(pH4.0、20℃)で行った。1656cm−1でのアミドIバンドにより、GLP−1は、2mg/mL以上の濃度でα−ヘリックス構造を有することが明確に示される(図1D)。それ故、GLP−1はβ−シート構造を形成せず、その代わりに、ペプチドは高濃度でヘリックス束を生じさせると考えられる。 In order to further determine the secondary structure underlying the self-associated conformation of GLP-1, FTIR analysis was performed at various concentrations (pH 4.0, 20 ° C.). The amide I band at 1656 cm −1 clearly shows that GLP-1 has an α-helical structure at concentrations of 2 mg / mL and higher (FIG. 1D). Therefore, GLP-1 does not form a β-sheet structure, but instead the peptide appears to produce a helix bundle at high concentrations.

さらに、GLP−1のこれらの各種構造は、試料操作によっては形成されないことが実験的に明らかになった。緩衝液中にペプチドを直接溶解することによって調製されたGLP−1と比較した濃縮原液からの希釈により、同様の遠紫外CD、近紫外CDおよび蛍光放射スペクトルが得られた。   Furthermore, it has been experimentally revealed that these various structures of GLP-1 are not formed by sample manipulation. Similar far ultraviolet CD, near ultraviolet CD and fluorescence emission spectra were obtained by dilution from a concentrated stock solution compared to GLP-1 prepared by directly dissolving the peptide in buffer.

GLP−1に対するイオン強度の作用
また、GLP−1ペプチドに対するイオン強度の作用を決定するために試験を行った。図2A(遠紫外CD)は、208nmおよび224nmでの極小値により明らかとなる通り、塩の濃度(100mM〜1000mM)を増加させることによって、GLP−1の不規則構造がα−ヘリカル構造に変化することが示される。NaCl濃度を1Mまで上げると、ペプチドの多く(1.0mg/mL)が溶液から析出する(図2A)。しかし、この種の析出物は、水で希釈すると溶解することが明らとなったため、高イオン強度でGLP−1は可逆的に析出する可能性があることが立証された。
Effect of ionic strength on GLP-1 A test was also conducted to determine the effect of ionic strength on GLP-1 peptide. FIG. 2A (far UV CD) shows that the irregular structure of GLP-1 is changed to an α-helical structure by increasing the salt concentration (100 mM to 1000 mM) as evidenced by the minimum values at 208 nm and 224 nm. Is shown to do. When the NaCl concentration is increased to 1M, much of the peptide (1.0 mg / mL) precipitates out of solution (FIG. 2A). However, it has become clear that this type of precipitate dissolves when diluted with water, so it was proved that GLP-1 may be reversibly precipitated at high ionic strength.

塩はまた、GLP−1の3次構造を生じ、且つ改善することが明らかになった。このことは図2B(近紫外CD)において例証されており、そこでは、塩がない場合、1.0mg/mLのGLP−1はシグナルを示さないが、イオン強度の増加と共に増大する明確な3次構造を示す。これらの結果は、280nmでのトリプトファン励起後の各種NaCl濃度(pH4.0、20℃)における1.0mg/mLのGLP−1の蛍光放射(図2C)によって確認された。イオン強度の増加によって、最大蛍光はより低波長へとシフトしたが、このことから、1.0mg/mLのGLP−1の3次構造が生じ且つ強化されることが明らかとなった。   The salt was also found to yield and improve the tertiary structure of GLP-1. This is illustrated in FIG. 2B (near-UV CD), where in the absence of salt, 1.0 mg / mL GLP-1 shows no signal but increases with increasing ionic strength. The following structure is shown. These results were confirmed by fluorescent emission of 1.0 mg / mL GLP-1 (FIG. 2C) at various NaCl concentrations (pH 4.0, 20 ° C.) after tryptophan excitation at 280 nm. The increase in ionic strength shifted the maximum fluorescence to lower wavelengths, which revealed that 1.0 mg / mL GLP-1 tertiary structure was produced and enhanced.

さらに、近紫外CDスペクトルを使用した、各種イオン強度(pH4.0、20℃)での10mg/mLのGLP−1の3次構造解析によって、GLP−1が自己会合する立体配座は、イオン強度の増加と共に増大することも明らかになった(図2D)。   Furthermore, by the tertiary structure analysis of 10 mg / mL GLP-1 at various ionic strengths (pH 4.0, 20 ° C.) using the near ultraviolet CD spectrum, the conformation in which GLP-1 self-associates is It was also found to increase with increasing strength (FIG. 2D).

それ故、そのデータは、イオン強度はGLP−1の構造に大きく作用し、それにより、タンパク質がα−ヘリックス構造をとり且つオリゴマーに会合することを示唆している。さらに、溶液中のイオン強度が増加することにより、GLP−1のオリゴマー化は、可逆的にそれが析出するまで増加する。このことは、初期には3次構造は存在しない低濃度のペプチドで、及び実質的な2次構造および3次構造をすでに示す高濃度のペプチドで、はっきりと現れる。従って、イオン強度の増加によって、構造化されていないGLP−1は、α−ヘリックス立体配座および自己会合立体配座に容易に変化する。さらに、観察された分光法の結果は、すでに示されたペプチド濃度の増加の影響と同等だった。   Therefore, the data suggest that ionic strength has a significant effect on the structure of GLP-1, thereby causing the protein to take an α-helical structure and associate with the oligomer. Furthermore, by increasing the ionic strength in the solution, the oligomerization of GLP-1 increases until it precipitates reversibly. This is evident with low concentrations of peptides that initially do not have tertiary structure and with high concentrations of peptides that already exhibit substantial secondary and tertiary structure. Thus, with increasing ionic strength, unstructured GLP-1 readily changes to the α-helix conformation and self-association conformation. Furthermore, the observed spectroscopic results were comparable to the previously demonstrated effect of increasing peptide concentration.

GLP−1に対する温度およびpHの作用
また、GLP−1の自己会合した立体配座が温度またはpHのいずれかの変化に対する感受性を有するかどうかを決定するために、試験を行った。図3A(近紫外CD)により、温度が上昇するにつれて、10mg/mLのGLP−1の3次構造が有意に解離することが明らかにされる。一方では、温度は、各種温度およびpH4.0での低濃度(0.05mg/mL)GLP−1に影響を及ぼさない(図3Bおよび3C(遠紫外CD)を参照)。遠紫外CDにより、ペプチドが温度に非感受性であることが示される。それ故、分子運動の増加は、GLP−1の自己会合を有意に妨げる。
Effect of temperature and pH on GLP-1 A test was also conducted to determine whether the self-associated conformation of GLP-1 is sensitive to changes in either temperature or pH. FIG. 3A (near ultraviolet CD) reveals that the tertiary structure of 10 mg / mL GLP-1 significantly dissociates as the temperature increases. On the one hand, temperature does not affect low concentrations (0.05 mg / mL) GLP-1 at various temperatures and pH 4.0 (see FIGS. 3B and 3C (far UV CD)). Deep UV CD shows that the peptide is temperature insensitive. Therefore, increased molecular motion significantly prevents GLP-1 self-association.

反対に、図4A(遠紫外CD)は、α−ヘリックスのGLP−1の立体配座の溶解度はpH感受性を有することを示している。10mg/mLのGLP−1の構造がpH4.4以下で比較的均一である(すなわち、GLP−1がヘリックスを保っている)にもかかわらず、pHが中性またはその近くにまで上昇すると(pH6.3と7.6との間)、多少の析出が生じ、不規則なスペクトルが生成する。析出が生じた試料は、可溶でないGLP−1が溶液中に存在することの結果として、強度がより小さくなる。この不規則構造は、図4A(遠紫外CD)の208nmで認められる1つの極小値によって決定され、このことは、図4B(近紫外CD)でさらに示され、析出後の溶液中のGLP−1の減少により生じたものと考えられる。この析出は、pHが、GLP−1についてのpI5.5よりも高く上昇する場合に生じる可能性がある。しかしながら、pHが中性近くから11.7まで上昇するにつれて、析出物のほとんどは再溶解したが、このことにより、その析出は可逆的であることが示された。図4Aで認められるように、pH11.7でGLP−1の未溶解の析出物が残留したことにより、溶液中のペプチドの量が減少し、それ故に遠紫外CDスペクトルの強度が低下したと考えられる。また、凍結乾燥されたGLP−1粉剤をpH9の緩衝液と混合して高濃度のGLP−1とする場合、GLP−1が極めて不溶性であることが認められた。   Conversely, FIG. 4A (far UV CD) shows that the solubility of the GLP-1 conformation of the α-helix is pH sensitive. Despite the structure of 10 mg / mL GLP-1 being relatively homogeneous at pH 4.4 or lower (ie, GLP-1 retains a helix), when the pH increases to or near neutral ( Some precipitation occurs between pH 6.3 and 7.6) and an irregular spectrum is produced. Samples with precipitation are less intense as a result of the presence of insoluble GLP-1 in the solution. This disordered structure is determined by one local minimum observed at 208 nm in FIG. 4A (far UV CD), which is further shown in FIG. 4B (near UV CD), indicating that GLP− in the solution after precipitation. This is considered to be caused by a decrease of 1. This precipitation can occur when the pH rises above pI5.5 for GLP-1. However, as the pH rose from near neutral to 11.7, most of the precipitate redissolved, indicating that the precipitation is reversible. As can be seen in FIG. 4A, it is believed that the undissolved precipitate of GLP-1 at pH 11.7 reduced the amount of peptide in the solution, thus reducing the intensity of the far ultraviolet CD spectrum. It is done. It was also found that GLP-1 was extremely insoluble when lyophilized GLP-1 powder was mixed with a pH 9 buffer to give a high concentration of GLP-1.

GLP−1の安定性
撹拌および凍結融解サイクルの作用に加えて、アミド分解および酸化に対するその耐性を決定することによってGLP−1ペプチドの安定性を調べた。
Stability of GLP-1 In addition to the effects of stirring and freeze-thaw cycles, the stability of GLP-1 peptide was examined by determining its resistance to amidolysis and oxidation.

pH10.5のGLP−1(1mg/mL)を40℃で5日間インキュベートし、その後アミド分解および酸化の解析のために逆相HPLCとエレクトロスプレー質量分析法(MS)とを行った。また、酸化の試験は、HPLCおよびMSを使用して0.1%のHの存在下で2時間インキュベートされたGLP−1試料(1mg/mL)に対しても実施した。 GLP-1 (1 mg / mL) at pH 10.5 was incubated at 40 ° C. for 5 days, followed by reverse phase HPLC and electrospray mass spectrometry (MS) for analysis of amidolysis and oxidation. Oxidation tests were also performed on GLP-1 samples (1 mg / mL) incubated for 2 hours in the presence of 0.1% H 2 O 2 using HPLC and MS.

図5は、アミド分解および酸化の条件下でのGLP−1の安定性を示す。HPLCクロマトグラムによって、GLP−1が同じ保持時間で溶出し、解析される不安定条件について分解ピークが生じないことが示されている。さらに、MS解析により、すべての試料について同様の質量(3297g/mol)が生成され、このことから、質量は不変であることが示された。また、そのデータによって、各種条件下でインキュベートされた場合にペプチドが純粋で未変化の状態に留まることが示される。従って、GLP−1のアミド分解は認められなかった。また、GLP−1は、0.1%のHの存在下で観察されたように酸化ストレスに対して安定していることが示されたが、ここでGLP−1の純度および質量は、それぞれHPLCおよびMSによって決定されたように未変化の状態に留まっていた。全体として、保持時間や質量値に変化はなく、分解ピークは生じなかったが、このことにより、GLP−1ペプチドは、アミド分解および酸化に対して耐性があることが明らかになった。 FIG. 5 shows the stability of GLP-1 under conditions of amidolysis and oxidation. The HPLC chromatogram shows that GLP-1 elutes with the same retention time and no degradation peak occurs for the unstable conditions analyzed. Furthermore, MS analysis produced a similar mass (3297 g / mol) for all samples, indicating that the mass was unchanged. The data also show that the peptide remains pure and unchanged when incubated under various conditions. Therefore, no amidolysis of GLP-1 was observed. GLP-1 was also shown to be stable against oxidative stress as observed in the presence of 0.1% H 2 O 2 , where GLP-1 purity and mass were Remained unchanged as determined by HPLC and MS, respectively. Overall, there was no change in retention time or mass values, and no degradation peak occurred, which revealed that the GLP-1 peptide is resistant to amidolysis and oxidation.

各種濃度のGLP−1に対する撹拌および連続的凍結融解サイクルの作用を、近紫外CDおよび内部蛍光によって解析した。9.4mg/mLおよび1.5mg/mLでのGLP−1の撹拌は、近紫外CD(図6A)および蛍光放射(図6B)により観察されるように、ペプチドにおける有意な変化を生じなかった。試料を室温で30分間および90分間攪拌し、次いで蛍光放射スペクトルを、280nmでのトリプトファン励起後に収集した。独立した凍結融解の試験において、1.6、5.1および8.4mg/mLのGLP−1(pH4.0)を含有する溶液を−20℃で凍結し、室温で解凍した。GLP−1に対する10回の凍結融解サイクルの作用を、近紫外CD(図7A)および蛍光放射(図7B)によって実施および解析した。蛍光放射スペクトルを、280nmでのトリプトファン励起後に収集した。両方の解析により、ペプチドの3次構造は、複数の凍結融解サイクルによっては特に変化しないことが分かった。類似実験において、10mg/mLのGLP−1(pH4.0)の2次構造に対する11回の凍結融解サイクルの作用を解析した(図7C)。遠紫外CDにより、ペプチドの2次構造は、複数の凍結融解サイクルの結果として有意に変化しないことが示される。   The effects of agitation and continuous freeze-thaw cycles on various concentrations of GLP-1 were analyzed by near UV CD and internal fluorescence. Agitation of GLP-1 at 9.4 mg / mL and 1.5 mg / mL did not produce significant changes in the peptides as observed by near UV CD (FIG. 6A) and fluorescence emission (FIG. 6B). . Samples were stirred at room temperature for 30 and 90 minutes, and then the fluorescence emission spectrum was collected after tryptophan excitation at 280 nm. In an independent freeze-thaw test, solutions containing 1.6, 5.1 and 8.4 mg / mL GLP-1 (pH 4.0) were frozen at −20 ° C. and thawed at room temperature. The effect of 10 freeze-thaw cycles on GLP-1 was performed and analyzed by near ultraviolet CD (FIG. 7A) and fluorescence emission (FIG. 7B). Fluorescence emission spectra were collected after tryptophan excitation at 280 nm. Both analyzes showed that the tertiary structure of the peptide was not changed by multiple freeze-thaw cycles. In a similar experiment, the effect of 11 freeze-thaw cycles on the secondary structure of 10 mg / mL GLP-1 (pH 4.0) was analyzed (FIG. 7C). Deep UV CD shows that the secondary structure of the peptide does not change significantly as a result of multiple freeze-thaw cycles.

全体として、上記の実験から得られる生物物理学的な解析により、GLP−1ペプチドの構造は、溶液中のその濃度によって強く影響されることが示された。GLP−1濃度の増加につれて、α−ヘリックスの構造はより顕著になった。さらに、イオン強度の増加により、3次GLP−1構造は強化され、場合によっては生成された。   Overall, biophysical analysis obtained from the above experiments showed that the structure of GLP-1 peptide is strongly influenced by its concentration in solution. As the GLP-1 concentration increased, the α-helix structure became more prominent. Furthermore, with the increase in ionic strength, the tertiary GLP-1 structure was strengthened and possibly generated.

実施例2
GLP−1/FDKPの吸着試験
吸着試験を実施することによって、GLP−1と懸濁液中のジケトピペラジン(DKP)粒子との相互作用を評価した。吸着試験の変数は、GLP−1/DKP相互作用に対する静電気、水素結合、水構造、タンパク質の柔軟性の作用、および特定の塩結合相互作用について調べるものであった。さらに、いくつかの一般的なタンパク質安定剤を、DKP表面へのGLP−1吸着に対する干渉についてテストした。
Example 2
Adsorption test of GLP-1 / FDKP An adsorption test was performed to evaluate the interaction between GLP-1 and diketopiperazine (DKP) particles in suspension. The variables of the adsorption test were to investigate static, hydrogen bonding, water structure, protein flexibility effects, and specific salt binding interactions on GLP-1 / DKP interactions. In addition, several common protein stabilizers were tested for interference with GLP-1 adsorption on the DKP surface.

予め形成されたDKP懸濁粒子(すなわちFDKP)を使用して、予め形成されたDKP粒子の表面にGLP−1が吸着する条件を検討した。FDKP粒子が予め形成されるFDKP粒子懸濁液を、添加剤または賦形剤の3倍の溶液および3倍のpH緩衝液と組み合わせた。最終溶液は、5mg/mLの濃度のFDKPおよび0.25mg/mL(5%w/w)の濃度のGLP−1を含有した。上澄液中の非結合のGLP−1を、懸濁液から濾過した。会合したGLP−1タンパク質を有するFDKP粒子を、100mMの炭酸水素アンモニウムと共に溶解(再組成)し、濾過して集合GLP−1タンパク質を分離した。上澄液および再組成された分画物の両方におけるGLP−1の量は、HPLCにより定量した。一連の実験を実施したが、その実験で使用した条件には、塩、界面活性剤、イオン、オスモライト、カオトロープ、有機物および各種濃度のGLP−1等の添加剤の使用が含まれた。これらの試験の結果について下記に記載する。   Using pre-formed DKP suspended particles (ie, FDKP), the conditions under which GLP-1 was adsorbed on the surface of the pre-formed DKP particles were examined. A FDKP particle suspension in which FDKP particles were preformed was combined with a 3X solution of additive or excipient and 3X pH buffer. The final solution contained FDKP at a concentration of 5 mg / mL and GLP-1 at a concentration of 0.25 mg / mL (5% w / w). Unbound GLP-1 in the supernatant was filtered from the suspension. FDKP particles with associated GLP-1 protein were dissolved (reconstituted) with 100 mM ammonium bicarbonate and filtered to separate aggregate GLP-1 protein. The amount of GLP-1 in both the supernatant and the reconstituted fraction was quantified by HPLC. A series of experiments were performed, and the conditions used in the experiments included the use of additives such as salts, surfactants, ions, osmolytes, chaotropes, organics and various concentrations of GLP-1. The results of these tests are described below.

塩の試験
FDKP粒子へのGLP−1の結合に対する塩の作用を、HPLC解析によって観察した。GLP−1/FDKP粒子の負荷を、0、25、50、100、250、500、1000および1500mMのNaClの存在下で、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で実施した(図8A)。また、pHおよびNaCl濃度の関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料中に検出されるGLP−1の量を評価した(図8B)。両方のデータセットのpHを、20mMリン酸塩/20mM酢酸塩混合物により制御した。
Salt test The effect of salt on GLP-1 binding to FDKP particles was observed by HPLC analysis. GLP-1 / FDKP particle loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1 in the presence of 0, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 and 1500 mM NaCl. (FIG. 8A). We also evaluated the amount of GLP-1 detected in reconstituted FDKP-free control samples as a function of pH and NaCl concentration (FIG. 8B). The pH of both data sets was controlled by a 20 mM phosphate / 20 mM acetate mixture.

図8Aにおいて観察される通り、FDKP粒子へのGLP−1の最適な結合(吸着)は、懸濁液のpHに強く影響された。4以上のpHで、溶液中のGLP−1/FDKP比が5%w/wであった場合、FDKP粒子へのGLP−1の約3.2%〜約4%の結合が認められた。0および25mMのNaClの存在下で、FDKP粒子へのGLP−1の吸着は、pH2.0では本質的に明らかではなったが、イオン強度の増加と共になんらかの見かけの負荷が認められた。GLP−1析出は、1M以上のNaClを有するFDKPを含まない対照中に認められた(図8B)。1M以上のNaClにおけるこの見かけの負荷は、高イオン強度のGLP−1ペプチドの可逆的析出(塩析)の結果である。また、FDKP粒子を含まないGLP−1の高塩分対照は、再組成された試料において高いGLP−1濃度を示したが、このことにより、上澄液が収集された場合にGLP−1がフィルター内に捕集されることが示された。1Mを下回るNaClにおいては、FDKP粒子の非存在下におけるGLP−1の析出の証拠はなかった。   As observed in FIG. 8A, optimal binding (adsorption) of GLP-1 to FDKP particles was strongly influenced by the pH of the suspension. When the GLP-1 / FDKP ratio in the solution was 5% w / w at a pH of 4 or higher, about 3.2% to about 4% binding of GLP-1 to FDKP particles was observed. Adsorption of GLP-1 to FDKP particles in the presence of 0 and 25 mM NaCl was essentially apparent at pH 2.0, but some apparent loading was observed with increasing ionic strength. GLP-1 precipitation was observed in controls without FDKP with 1 M NaCl or more (FIG. 8B). This apparent loading at 1 M NaCl and above is the result of reversible precipitation (salting out) of the high ionic strength GLP-1 peptide. Also, the high salinity control of GLP-1 without FDKP particles showed a high GLP-1 concentration in the reconstituted sample, which allowed the GLP-1 to be filtered when the supernatant was collected. It was shown to be collected within. At NaCl below 1 M, there was no evidence of GLP-1 precipitation in the absence of FDKP particles.

界面活性剤の試験
FDKP粒子へのGLP−1の結合に対する界面活性剤の作用は、HPLC解析によって観察した。負荷は、界面活性剤の存在下で5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った(図9A)。また、pHおよび界面活性剤濃度の関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を評価した(図9B)。pHおよび対照試料の条件は、上記のイオン強度試験について記載した通りであった。本試験で使用した界面活性剤としては:0.09mMのBrij78、0.01mMのTween80、0.2mMのTritonX、0.12mMのPluronic(プルロニック)F68、0.9mMの、H(CHSONa、0.9mMのCHAPS、0.9mMのCetrimide(セトリミド)が含まれた。各界面活性剤の存在下のGLP−1についての負荷曲線は、pHの関数としてGLP−1/FDKPについて示した。
Surfactant Testing The effect of surfactant on the binding of GLP-1 to FDKP particles was observed by HPLC analysis. Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1 in the presence of surfactant (FIG. 9A). We also assessed the amount of GLP-1 detected in the reconstituted FDKP-free control sample as a function of pH and surfactant concentration (FIG. 9B). The pH and control sample conditions were as described for the ionic strength test above. Surfactants used in this study were: 0.09 mM Brij78, 0.01 mM Tween 80, 0.2 mM Triton X, 0.12 mM Pluronic F68, 0.9 mM, H (CH 2 ) 7 SO 4 Na, 0.9 mM CHAPS, 0.9 mM Cetrimide (cetrimide) were included. The loading curve for GLP-1 in the presence of each surfactant was shown for GLP-1 / FDKP as a function of pH.

そのデータにより、GLP−1/FDKP粒子についてのpH−吸着曲線が、それらの臨界ミセル濃度(CMC)の付近、すなわち、下回った場合は凝集体/ミセルが事実上検出されない限界値、および上回った場合は事実上すべてのさらなる界面活性剤分子が凝集体を形成する限界値を分けるわずかな範囲の濃度の付近の界面活性剤の存在によって影響されなかったことが分かる。それ故、後述するように安定性および/または薬物動態(PK)を最適化するために、これらの界面活性剤のいずれをも用いることができることをさらに示唆する。塩の試験について上記に示したように、GLP−1とFDKP粒子との相互作用は懸濁液のpHに影響された。   The data indicated that the pH-adsorption curves for GLP-1 / FDKP particles were near their critical micelle concentration (CMC), i.e., below the limit where virtually no aggregates / micelles were detected and below It can be seen that virtually all additional surfactant molecules were not affected by the presence of a surfactant in the vicinity of a small range of concentrations that divide the threshold for forming aggregates. Therefore, it further suggests that any of these surfactants can be used to optimize stability and / or pharmacokinetics (PK) as described below. As indicated above for the salt test, the interaction between GLP-1 and FDKP particles was affected by the pH of the suspension.

イオンの試験
この実験のために、2種の異なるイオンの試験を行ってFDKP粒子へのGLP−1の結合に対するイオンの作用を決定した。両試験において、Clはカチオンの対イオンであり、Naはアニオンの対イオンであった。GLP−1/FDKP粒子の負荷を、前の実験について記載した通りに実施した。前述の通りにpHを制御した。試料は、NaCl(高イオン強度の場合のより優れた評価のために用いた)の存在下および非存在下におけるpH3.0、3.5、4.0または5.0のいずれかのpH緩衝液により調製した。さらなるイオンは、以下の通り、個々の試料中に含まれた:20mMまたは250mMのLiCl、20mMまたは250mMのNHCl、20mMまたは250mMのNaF、および20mMまたは250mMのNaCHCOO。
For this experiment, two different ions were tested to determine the effect of ions on the binding of GLP-1 to FDKP particles. In both tests, Cl was the cation counterion and Na + was the anion counterion. GLP-1 / FDKP particle loading was performed as described for previous experiments. The pH was controlled as described above. Samples were either pH 3.0, 3.5, 4.0 or 5.0 pH buffer in the presence and absence of NaCl (used for better evaluation in the case of high ionic strength) Prepared by liquid. Additional ions were included in each sample as follows: 20 mM or 250 mM LiCl, 20 mM or 250 mM NH 4 Cl, 20 mM or 250 mM NaF, and 20 mM or 250 mM NaCH 3 COO.

図10Aに示すように、第1のイオン試験からのデータは、pHおよびイオンの関数としてのGLP−1/FDKPの負荷曲線を示す。NaClの非存在下においては、20mMまたは250mMのいずれかの濃度のフッ化物は、低pHで吸着に強く影響を与え(吸着を高めた)、250mMの濃度のNaFはpHに関係なく最大の結合を示した。このパターンは、炭酸水素ナトリウムの作用が20mMと250mMとで同じではなかったことから、ナトリウム塩ではなく、溶液中のフッ化物のために観察されたものであった。さらにこれらの作用は、同様の濃度の塩が、図8に示すようにこの作用を示さなかったことから、試料中のナトリウム塩の結果ではなかった。1MのNaClの存在下では、すべてのイオンにより、高い「見かけの」負荷が付与された。1MのNaCl試料についての「見かけの」負荷は、高イオン強度の場合、溶液のGLP−1ペプチド塩析から生じた。このことは図10Bでさらに示されており、その図10Bによって、GLP−1は、1MのNaClを含有する、再組成された、FDKPを含まない対照試料中に存在することが示される。これらの対照試料について検出されたGLP−1の量は、イオン濃度が大きくなると増大したが、その理由は、そのイオン濃度によって試料中の全イオン強度が増大したからである。   As shown in FIG. 10A, the data from the first ion test shows a GLP-1 / FDKP loading curve as a function of pH and ions. In the absence of NaCl, either 20 mM or 250 mM fluoride had a strong effect on adsorption at low pH (enhanced adsorption), and 250 mM NaF had maximum binding regardless of pH. showed that. This pattern was observed for the fluoride in solution, not the sodium salt, because the action of sodium bicarbonate was not the same at 20 mM and 250 mM. Furthermore, these effects were not the result of the sodium salt in the sample, as a similar concentration of salt did not show this effect as shown in FIG. In the presence of 1M NaCl, all ions imparted a high “apparent” load. The “apparent” loading for the 1M NaCl sample resulted from the GLP-1 peptide salting out of the solution at high ionic strength. This is further illustrated in FIG. 10B, which shows that GLP-1 is present in a reconstituted, FDKP-free control sample containing 1M NaCl. The amount of GLP-1 detected for these control samples increased with increasing ion concentration because the ion concentration increased the total ionic strength in the sample.

第2のイオン実験(図10C)において、GLP−1/FDKP試料を、20mMまたは250mMのKCl、20mMまたは250mMのイミダゾール、20mMまたは250mMのNaI、あるいは20mMまたは250mMのNaPOの存在下で調製した。そのデータにより、250mMでイミダゾールが1MのNaClの存在下で負荷を減少させ、250mMのリン酸塩および250mMにより、高い「見かけの」負荷が生じたことが示される(図10C)。0Mおよび1MのNaCl濃度の、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量から(図10D)、これらの作用は、ペプチドとFDKP粒子との相互作用に対してではなく、GLP−1ペプチド自体に対してのイオンの影響から生じたものであった。リン酸ナトリウムおよびヨウ化ナトリウムは、NaClの非存在下におけるGLP−1にいくらかの塩析をもたらした。さらに、イミダゾールは、1MのNaCl試料中のGLP−1の可溶化を促進し、それにより「見かけの」負荷を低下させた。析出はまた、250mMのリン酸塩およびヨウ化物を有する0MのNaCl対照中にも認められた。 In the second ion experiment (FIG. 10C), GLP-1 / FDKP samples were prepared in the presence of 20 mM or 250 mM KCl, 20 mM or 250 mM imidazole, 20 mM or 250 mM NaI, or 20 mM or 250 mM NaPO 4 . . The data shows that imidazole reduced loading in the presence of 1M NaCl at 250 mM, and that 250 mM phosphate and 250 mM produced a high “apparent” loading (FIG. 10C). From the amount of GLP-1 detected in the reconstituted FDKP-free control sample at 0 M and 1 M NaCl concentrations (FIG. 10D), these effects are directed against the interaction of the peptide with the FDKP particles. Rather, it resulted from the effect of ions on the GLP-1 peptide itself. Sodium phosphate and sodium iodide resulted in some salting out of GLP-1 in the absence of NaCl. Furthermore, imidazole promoted the solubilization of GLP-1 in a 1M NaCl sample, thereby reducing the “apparent” loading. Precipitation was also observed in a 0M NaCl control with 250 mM phosphate and iodide.

オスモライトの試験
また、FDKP粒子へのGLP−1の結合に対するオスモライトの作用を、HPLC解析により観察した。図11Aは、一般の安定剤(オスモライト)の存在下におけるpHの関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線を示す。GLP−1/FDKP粒子の負荷を、前の実験について記載した通りに実施した。同様に、前述で記載した通りにpHを制御した。試料を、pH3.0、且つ20、50、100、150、200または300mMのオスモライト(安定剤)の存在下で調製した。オスモライトは、ヘキシレングリコール(Hex−Gly)、トレハロース、グリシン、PEG、TMAO、マンニトールまたはプロリンであり、「N/A」は、オスモライトが存在しないことを示す。同様の実験においては、試料中のオスモライト(安定剤)の濃度を100mMで一定に維持し、pHを2.0から4.0に変化させた。
Test of osmolite The action of osmolite on the binding of GLP-1 to FDKP particles was observed by HPLC analysis. FIG. 11A shows the loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH in the presence of a common stabilizer (osmolyte). GLP-1 / FDKP particle loading was performed as described for previous experiments. Similarly, the pH was controlled as described above. Samples were prepared at pH 3.0 and in the presence of 20, 50, 100, 150, 200 or 300 mM osmolite (stabilizer). Osmolyte is hexylene glycol (Hex-Gly), trehalose, glycine, PEG, TMAO, mannitol or proline, “N / A” indicates the absence of osmolite. In a similar experiment, the concentration of osmolyte (stabilizer) in the sample was kept constant at 100 mM and the pH was changed from 2.0 to 4.0.

pHをpH3.0で維持し、且つオスモライトの濃度を変化させた場合(図11A;左側の曲線)、あるいはオスモライト濃度を100mMで一定に維持し、且つpHを変化させた場合(図11A;右側の曲線)のいずれにおいても、検討したオスモライト(安定剤)は、FDKP面へのGLP−1の吸着に劇的な影響を与えなかった。GLP−1の析出は、再組成された、FDKPを含まない対照試料中には検出されなかった(図11B)。これらのオスモライトを用いて安定性および/または薬物動態を最適化することができる。   When the pH is maintained at pH 3.0 and the osmolyte concentration is changed (FIG. 11A; left curve), or when the osmolyte concentration is kept constant at 100 mM and the pH is changed (FIG. 11A). The osmolites (stabilizers) studied did not dramatically affect the adsorption of GLP-1 to the FDKP surface. GLP-1 precipitation was not detected in the reconstituted control sample without FDKP (FIG. 11B). These osmolites can be used to optimize stability and / or pharmacokinetics.

カオトロープおよびリオトロープの試験
水およびタンパク質の構造に影響を及ぼすイオン種を(カオトロープおよびリオトロープ)、これらの因子がFDKPへのGLP−1吸着に果たす役割を決定するために検討した。GLP−1/FDKP粒子の負荷を、前の実験について記載した通りに実施した。同様に、前述の通りにpHを制御した。試料を、pH3.0、且つ0、20、50、100、150、200または300mMの以下のカオトロープまたはリオトロープ:NaSCN、CsCl、NaSO、(CHN−HCl、NaNO、クエン酸ナトリウムおよびNaClOの存在下で調製した。同様の実験においては、試料中のカオトロープまたはリオトロープの濃度を、100mMで一定に維持し、pHを2.0から4.0に変化させた。
Chaotrope and liotrope tests Ionic species that affect water and protein structure (chaotrope and liotrope) were examined to determine the role these factors play in GLP-1 adsorption to FDKP. GLP-1 / FDKP particle loading was performed as described for previous experiments. Similarly, the pH was controlled as described above. Samples, pH 3.0, and 0,20,50,100,150,200 or 300mM of the following chaotropes or lyotropes: NaSCN, CsCl, Na 2 SO 4, (CH 3) 3 N-HCl, Na 2 NO 3 , In the presence of sodium citrate and NaClO 4 . In a similar experiment, the concentration of chaotrope or liotrope in the sample was kept constant at 100 mM and the pH was changed from 2.0 to 4.0.

図12Aは、pHとカオトロープおよび/またはリオトロープとの関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線を示すものである。低pH(3以下)において負荷の有意な変化が、解析される異なるカオトロープについて、特により高いカオトロープ濃度で生じた。しかしながら、pH4では、この変化が認められなかった(図12C)。従って、これらの作用剤によって、好ましくない低pHでFDKP粒子へのGLP−1の結合を促進するが、結合に有利なより高いpH条件では、あまり効果がないと思われる。再組成された、FDKPを含まない対照試料からのデータにより、pH3.0で認められた負荷の変化は、様々な程度でGLP−1ペプチドの塩析(析出)に影響を及ぼす特定のカオトロープに部分的に起因するものであることが示唆される(図12Bおよび12D)。このことは、NaSCNやNaClO等の強力なカオトロープについて認められた。 FIG. 12A shows the loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and chaotrope and / or liotrope. Significant changes in loading at low pH (less than 3) occurred, especially at higher chaotrope concentrations for the different chaotropes analyzed. However, at pH 4, this change was not observed (FIG. 12C). Thus, although these agents promote GLP-1 binding to FDKP particles at undesirably low pH, it appears to be less effective at higher pH conditions favoring binding. According to data from a reconstituted FDKP-free control sample, the loading changes observed at pH 3.0 are, to varying degrees, on specific chaotropes that affect the salting out (precipitation) of GLP-1 peptide. This is suggested to be due in part (FIGS. 12B and 12D). This was observed for strong chaotropes such as NaSCN and NaClO 4 .

有機物の試験
水素結合の強度を増加させることによって構造化されていないペプチドのヘリカル構造を誘導することが知られているアルコールを、ヘリカル構造がFDKPへのGLP−1吸着において果たす役割を決定するために評価した。GLP−1/FDKP粒子の負荷を、前の実験について記載された通りに実施した。同様に、前述で記載された通りにpHを制御した。各アルコールの作用を、pH2.0、3.0、4.0および5.0で観察した。使用したアルコールは、メタノール(MeOH)、エタノール(EtOH)、トリフルオロエタノール(TFE)またはヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)であった。各アルコールを、5%、10%、15%および20%v/vの濃度で評価した。
Organic testing To determine the role that helical structures play in GLP-1 adsorption to FDKP, alcohols that are known to induce helical structures of unstructured peptides by increasing the strength of hydrogen bonds. Evaluated. GLP-1 / FDKP particle loading was performed as described for previous experiments. Similarly, the pH was controlled as described above. The action of each alcohol was observed at pH 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0. The alcohol used was methanol (MeOH), ethanol (EtOH), trifluoroethanol (TFE) or hexafluoroisopropanol (HFIP). Each alcohol was evaluated at a concentration of 5%, 10%, 15% and 20% v / v.

図13Aは、各濃度におけるアルコールごとのpHの関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線を示すものである。pH3.0では、低濃度のHFIP(5%)は、FDKP粒子に対するGLP−1の質量比により示されるように、高い吸着が生じる。最も強いH結合を増強する(ヘリックスを形成する)アルコール(HFIP)だけは、緩衝化した懸濁液における吸着に影響を与えた。HFIPのより高い濃度(20%)で、GLP−1/FDKP吸着は抑制された。図13Bにより、20%のアルコール濃度では、GLP−1の有意な析出は、再組成された、FDKPを含まない対照試料において特に認められなかったことが分かる。   FIG. 13A shows the loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH for each alcohol at each concentration. At pH 3.0, a low concentration of HFIP (5%) results in high adsorption as indicated by the mass ratio of GLP-1 to FDKP particles. Only the alcohol (HFIP) that enhances the strongest H bond (forms a helix) affected the adsorption in the buffered suspension. At higher concentrations of HFIP (20%), GLP-1 / FDKP adsorption was suppressed. FIG. 13B shows that at 20% alcohol concentration, no significant precipitation of GLP-1 was particularly observed in the reconstituted control sample without FDKP.

これにより、薬物の構造柔軟性(すなわち形成され得るFDKP接触のエントロピーおよび数)は、吸着において役割を果たし得ることが示唆される。そのデータにより、H結合は、上記の条件下でのGLP−1のFDKP表面との相互作用において役割を果たし得ることが示唆される。そのデータに基づいて、H結合が、主要なものとして、且つFDKP−GLP−1の相互作用における一般的な力として機能したならば、より多くの、またより強い作用が期待されたであろうということがさらに推測される。   This suggests that the structural flexibility of the drug (ie, the entropy and number of FDKP contacts that can be formed) can play a role in adsorption. The data suggest that H bonds may play a role in the interaction of GLP-1 with the FDKP surface under the conditions described above. Based on that data, more and stronger effects would have been expected if H-bonds acted as a major and general force in the FDKP-GLP-1 interaction. It is further speculated that.

濃度の試験
各種濃度におけるGLP−1のFDKP粒子表面への吸着を調べた。図14Aは、各種pHでのGLP−1濃度の関数としてのGLP−1/FDKPからの負荷曲線を示すものである。GLP−1濃度は、0.15、0.25、0.4、0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、5.0または10mg/mLであった。試料のpHは、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5または5.0であった。
Concentration test Adsorption of GLP-1 on the surface of FDKP particles at various concentrations was examined. FIG. 14A shows the loading curve from GLP-1 / FDKP as a function of GLP-1 concentration at various pHs. The GLP-1 concentration was 0.15, 0.25, 0.4, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0, 5.0 or 10 mg / mL. The sample pH was 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5 or 5.0.

FDKP粒子に対するGLP−1負荷の増大は、FDKP濃度が5mg/mLで一定に維持され、且つGLP−1の濃度が増加した際に認められた。GLP−1の濃度がpH4で10mg/mLだった場合は、FDKP粒子に対する約20%のGLP−1の吸着が認められた。意外にも、FDKP粒子に対するGLP−1負荷の吸着の飽和は、高濃度のGLP−1では確認されなかった。この確認結果は、おそらく多層へのGLP−1の自己会合によるものと考えられる。   An increase in GLP-1 loading on FDKP particles was observed when the FDKP concentration was kept constant at 5 mg / mL and the concentration of GLP-1 was increased. When the concentration of GLP-1 was 10 mg / mL at pH 4, adsorption of about 20% GLP-1 to FDKP particles was observed. Surprisingly, saturation of GLP-1 loading adsorption to FDKP particles was not confirmed at high concentrations of GLP-1. This confirmation result is probably due to self-association of GLP-1 into the multilayer.

走査型電子顕微鏡(SEM)によるGLP−1/FDKP製剤の形態の解析により、GLP−1/FDKP粒子は、2個以上のGLP−1/FDKP粒子で構成される凝集体を形成し得る結晶性または平板状の構造として存在することが明らかになる(図14B)。これらの製剤は、(パネルA)0.5mg/mLのGLP−1および2.5mg/mLのFDKP;(パネルB)0.5mg/mLのGLP−1および10mg/mL中のFDKP;(パネルC)pH4.0における20mM塩化ナトリウム、20mM酢酸カリウムおよび20mMリン酸カリウムの、0.5mg/mLのGLP−1および10mg/mLのFDKP;および(パネルD)pH4.0における20mM塩化ナトリウム、20mM酢酸カリウムおよび20mMリン酸カリウムの、10mg/mLのGLP−1および50mg/mLのFDKP、を含有する溶液を凍結乾燥することにより調製した。   Crystallinity of GLP-1 / FDKP particles that can form aggregates composed of two or more GLP-1 / FDKP particles by analysis of the morphology of the GLP-1 / FDKP formulation using a scanning electron microscope (SEM) Or it becomes clear that it exists as a flat structure (FIG. 14B). These formulations consisted of (Panel A) 0.5 mg / mL GLP-1 and 2.5 mg / mL FDKP; (Panel B) 0.5 mg / mL GLP-1 and FDKP in 10 mg / mL; C) 20 mM sodium chloride at pH 4.0, 20 mM potassium acetate and 20 mM potassium phosphate, 0.5 mg / mL GLP-1 and 10 mg / mL FDKP; and (Panel D) 20 mM sodium chloride at pH 4.0, 20 mM A solution containing 10 mg / mL GLP-1 and 50 mg / mL FDKP in potassium acetate and 20 mM potassium phosphate was prepared by lyophilization.

結果の要旨
全体的に、GLP−1のFDKP粒子との相互作用についての吸着試験によって、GLP−1が、pH4以上で、高吸着で、pHに依存する様式でDKP粒子表面に結合することが示された。DKP粒子表面へのGLP−1の吸着はpHに最も強く影響を受けることが明らかになったが、pH2.0では本質的な吸着は生じず、pH4.0以上で実質的な相互作用が生じた。観察の際、ナトリウムイオンおよびフッ化物イオンによって、低pHで吸着が高まった。界面活性剤等の他の添加剤、および一般の安定剤の、FDKP粒子表面へのGLP−1の吸着に対する作用は、ほんのわずかだった。
Summary of Results Overall, the adsorption test for the interaction of GLP-1 with FDKP particles indicated that GLP-1 binds to the surface of DKP particles in a pH-dependent manner at pH 4 or higher, high adsorption. Indicated. GLP-1 adsorption on the surface of DKP particles was found to be most strongly influenced by pH, but no substantial adsorption occurred at pH 2.0, and substantial interaction occurred at pH 4.0 or higher. It was. During observation, adsorption was enhanced at low pH by sodium ions and fluoride ions. Other additives such as surfactants and general stabilizers had only a minor effect on the adsorption of GLP-1 to the FDKP particle surface.

さらに、GLP−1自体の性質もこれらの実験の結果に影響を及ぼした。GLP−1の作用は、吸着の飽和が認められなかったという点で、特殊で、驚くべきことであることが明らかになったが、それは、高濃度でのGLP−1の自己会合によるものであった。高濃度でのGLP−1の自己会合によって、GLP−1ペプチドの複数層によるDKP粒子のコーティングが可能となり、このことによりGLP−1ペプチドの負荷率がより高いものとなる。この驚異的な自己会合の特質は、安定したGLP−1の投与形態の調製に有益であることが分かる。さらに、GLP−1の自己会合した立体配座によって、血液中のその分解を減少させるか、もしくは遅延させることが可能になる。しかしながら、会合したGLP−1は、温度や高pHに感受性を有することから、それを使用する際には注意が必要であることに留意すべきである。   Furthermore, the nature of GLP-1 itself also influenced the results of these experiments. The action of GLP-1 proved to be special and surprising in that no adsorption saturation was observed, which was due to GLP-1 self-association at high concentrations. there were. Self-association of GLP-1 at high concentrations allows coating of DKP particles with multiple layers of GLP-1 peptide, which results in a higher loading rate of GLP-1 peptide. This surprising self-association property proves beneficial for the preparation of stable dosage forms of GLP-1. Furthermore, the self-associated conformation of GLP-1 makes it possible to reduce or delay its degradation in the blood. However, it should be noted that the associated GLP-1 is sensitive to temperature and high pH, so care must be taken when using it.

実施例3
GLP−1/FDKP製剤の完全性解析
実施例1および2の実験からの結果に基づいて、表1に記載した特性を有する一連のGLP−1製剤を、本明細書で考察される通りの細胞生存率アッセイのために選択した。大部分の製剤は、GRASの(「一般に安全と認められる」)賦形剤を含有していたが、いくつかは、安定性および吸着の関係を調べることができるように選択した。
Example 3
Integrity analysis of GLP-1 / FDKP formulations Based on the results from the experiments of Examples 1 and 2, a series of GLP-1 formulations having the properties described in Table 1 were transformed into cells as discussed herein. Selected for viability assay. Most formulations contained GRAS ("generally recognized as safe") excipients, but some were chosen so that the relationship between stability and adsorption could be examined.

さらに、実施例1および2で得られた結果に基づいて、一連の製剤はまた、GLP−1/FDKPの第II相完全性試験のために選択した。下記の表2には、第II相完全性のために選択された6種のGLP−1製剤を示す。粉剤の調製後、それらをブランクのFDKPと混合して、各製剤中に同等の質量のGLP−1ペプチドおよびFDKPの両方を生成した。 In addition, based on the results obtained in Examples 1 and 2, a series of formulations was also selected for the Phase II integrity study of GLP-1 / FDKP. Table 2 below shows the 6 GLP-1 formulations selected for Phase II integrity. After powder preparation, they were mixed with blank FDKP to produce both GLP-1 peptide and FDKP of equal mass in each formulation.

表2におけるGLP−1/FDKP製剤に対するストレスの作用は、HPLCにより解析した(図15)。HO中で負荷された5%、10%または20%のGLP−1/FDKPを含有する試料、またはNaCl+pH4.0緩衝液中で負荷された5%または10%のGLP−1/FDKPを含有する試料を、40℃で10日間インキュベートした。HPLCクロマトグラムにより、GLP−1ペプチドが同じ保持時間で溶出し、分解ピークがないことが明らかにされる。さらに、MS解析によって、すべての試料について同等の質量(3297g/mol)が生じ、それにより、質量は、解析されるすべての試料について一様であることが明らかになる。そのデータにより、凍結乾燥前の、溶液中に存在したFDKP粒子および他の成分に対するGLP−1の質量対質量の比が示される。全体として、GLP−1/FDKP製剤は、ストレスに対して安定的であることが示された。 The effect of stress on the GLP-1 / FDKP formulation in Table 2 was analyzed by HPLC (FIG. 15). Samples containing 5%, 10% or 20% GLP-1 / FDKP loaded in H 2 O, or 5% or 10% GLP-1 / FDKP loaded in NaCl + pH 4.0 buffer The containing sample was incubated at 40 ° C. for 10 days. The HPLC chromatogram reveals that the GLP-1 peptide elutes with the same retention time and there is no degradation peak. Furthermore, MS analysis yields an equivalent mass (3297 g / mol) for all samples, which reveals that the mass is uniform for all samples analyzed. The data shows the mass to mass ratio of GLP-1 to FDKP particles and other components present in the solution prior to lyophilization. Overall, the GLP-1 / FDKP formulation was shown to be stable against stress.

実施例4
肺洗浄液中でインキュベートしたGLP−1の安定性
体液中に見出されるジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)がGLP−1を切断および不活性化することから、肺液や血液等の体液中でのGLP−1の安定性を解析した。
Example 4
Dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) found in stable body fluids of GLP-1 incubated in lung lavage fluid cleaves and inactivates GLP-1 and thus in body fluids such as lung fluid and blood The stability of GLP-1 was analyzed.

ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)は、いくつかの細胞型、特にCD4T細胞、の表面上に発現する、細胞外膜結合型セリンプロテアーゼである。DPP−IVはまた、血液および肺液中にも認められる。DPP−IVは糖代謝の制御に関わるが、それは、その基質が、その2個のN末端アミノ酸の除去によって不活性化されるインスリン分泌性ホルモンGLP−1を含むためである(図16A参照)。DPPーIVは、N末端の2個の残基を放出するヒトGLP−1(GLP−1(7−36))の主要な循環形態のAla−Glu結合を切断する。DPP−IVは、GLP−1を分解し、それにより膵臓のβ細胞へのインクレチン作用を低下させることによって、糖処理の負の調節を行う。 Dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) is an outer membrane-bound serine protease that is expressed on the surface of several cell types, in particular CD4 + T cells. DPP-IV is also found in blood and lung fluid. DPP-IV is involved in the regulation of sugar metabolism because its substrate contains the insulinotropic hormone GLP-1, which is inactivated by removal of its two N-terminal amino acids (see FIG. 16A). . DPP-IV cleaves the major circulating form of the Ala-Glu bond of human GLP-1 (GLP-1 (7-36)), which releases the N-terminal two residues. DPP-IV negatively regulates glucose processing by degrading GLP-1 and thereby reducing incretin action on pancreatic β cells.

アプロチニンまたはDPP−IV阻害剤の存在下でラットの血液中および肺液中のGLP−1分解の抑制を決定するために試験を行った。タンパク質分解を抑制することが当技術分野で知られているアプロチニン(天然のセリンプロテアーゼインヒビター)を、1、2、3、4および5TIU/mLで、採集後の試料に添加した。次いで、DPP−IV活性を、DPP−IVにより認識されるGly−Pro配列を含む発光基質の切断を検出することにより測定した。気管支肺洗浄液を発光促進基質(proluminescent substrate)と共に30分間インキュベートし、次いで切断産物を発光により検出した。   A study was conducted to determine inhibition of GLP-1 degradation in rat blood and lung fluid in the presence of aprotinin or DPP-IV inhibitors. Aprotinin (natural serine protease inhibitor) known in the art to inhibit proteolysis was added to the collected samples at 1, 2, 3, 4 and 5 TIU / mL. DPP-IV activity was then measured by detecting cleavage of the luminescent substrate containing the Gly-Pro sequence recognized by DPP-IV. Bronchopulmonary lavage fluid was incubated with a proluminescent substrate for 30 minutes, and then the cleavage product was detected by luminescence.

そのデータにより、アプロチニン濃度の増加と共に各種体液(本明細書で考察されるもの)中のペプチド分解の抑制によって検出されるように、DPP−IV活性の抑制の増大が示された(図16B)。1.25、2.5、5、10および20μL/mLの採集後の試料に添加されたDPP−IV阻害剤により同様の結果が観察された(図16C)。試料採集後の阻害剤の添加により、試料の評価をより正確なものとすることができた。   The data showed increased inhibition of DPP-IV activity as detected by inhibition of peptide degradation in various body fluids (those discussed herein) with increasing aprotinin concentration (FIG. 16B). . Similar results were observed with DPP-IV inhibitors added to samples after collection of 1.25, 2.5, 5, 10, and 20 μL / mL (FIG. 16C). By adding an inhibitor after sample collection, the sample could be evaluated more accurately.

また、GLP−1の安定性は、GLP−1アミノ酸7−9を認識する捕捉ELISAのmAbを使用して肺洗浄液において検討した。GLP−1を、2、5、20および30分間肺洗浄液(LLF)中でインキュベートした。インキュベーション条件は以下の通りであった:図17に示す通り、1μgまたは10μg(w/w)のLLFおよび1μgまたは10μg(w/w)のGLP−1。GLP−1は、LLF単独においては検出されなかった。各種濃度のLLFとGLP−1との併用においては、GLP−1単独の場合と同等のGLP−1の高検出が認められ、これにより、GLP−1が肺洗浄液中で、時間にわたって、安定であること明らかになる(図17)。希釈されていない肺洗浄液中のGLP−1の安定性は同様の試験において確認され、20分目に70〜72%のGLP−1完全性が示された(データは示されない)。   The stability of GLP-1 was also examined in lung lavage fluid using a capture ELISA mAb that recognizes GLP-1 amino acids 7-9. GLP-1 was incubated in lung lavage fluid (LLF) for 2, 5, 20 and 30 minutes. Incubation conditions were as follows: 1 μg or 10 μg (w / w) LLF and 1 μg or 10 μg (w / w) GLP-1 as shown in FIG. GLP-1 was not detected in LLF alone. In the combined use of various concentrations of LLF and GLP-1, the same high detection of GLP-1 as in the case of GLP-1 alone was observed, so that GLP-1 was stable in the lung lavage fluid over time. It becomes clear that there is (FIG. 17). The stability of GLP-1 in undiluted lung lavage fluid was confirmed in a similar study, showing 70-72% GLP-1 integrity at 20 minutes (data not shown).

さらに、ラット血漿中のGLP−1の安定性を検討した。血漿は、各種ラットから得られ(図の凡例中の血漿1および血漿2で示される)、1:2または1:10(v/v)で希釈した。1μLのGLP−1を10μLの血漿またはPBSに添加した。試料を、5、10、30または40分間、37℃でインキュベートした。反応を氷上で停止させ、0.1Uのアプロチニンを添加した。そのデータにより、テストしたすべての時点にわたって1:2および1:10の血漿希釈液中のGLP−1が高濃度であったことが示される(図18Aおよび18B)。全体として、そのデータにより、GLP−1は、セリンプロテアーゼDPP−IVが認められる肺洗浄液および血漿の双方の中で意外にも安定していることが明らかになる。   Furthermore, the stability of GLP-1 in rat plasma was examined. Plasma was obtained from various rats (indicated as plasma 1 and plasma 2 in the figure legend) and diluted 1: 2 or 1:10 (v / v). 1 μL of GLP-1 was added to 10 μL of plasma or PBS. Samples were incubated at 37 ° C. for 5, 10, 30 or 40 minutes. The reaction was stopped on ice and 0.1 U aprotinin was added. The data shows that GLP-1 in the 1: 2 and 1:10 plasma dilutions was at high concentrations across all time points tested (FIGS. 18A and 18B). Overall, the data reveals that GLP-1 is surprisingly stable in both lung lavage fluid and plasma where serine protease DPP-IV is observed.

実施例5
アポトーシスおよび細胞増殖に対するGLP−1分子の作用
GLP−1がアポトーシスを抑制するかどうかを検討するために、スクリーニングアッセイを行ってβ細胞死の抑制に対するGLP−1の作用を決定した。ラット膵上皮(ARIP)細胞(膵臓β細胞モデルとして使用;ATCC(米国バージニア州マナッサス)から購入)に、10分間、0、2、5、10、15または20nMの濃度でGLP−1を前もって処理した。次いで、細胞に何も投与しないか、または4.5時間、5μMのスタウロスポリン(アポトーシス誘導物質)を投与した。細胞生存度を、Cell Titer-Glo(登録商標)(プロメガ、米国ウィスコンシン州マディソン)を用いて評価した。細胞死の低下率は、スタウロスポリンが投与された細胞における最高10nMまでのGLP−1濃度の増加によって示した(図19A)。
Example 5
Effect of GLP-1 molecule on apoptosis and cell proliferation To examine whether GLP-1 inhibits apoptosis, a screening assay was performed to determine the effect of GLP-1 on the inhibition of β-cell death. Rat pancreatic epithelial (ARIP) cells (used as a pancreatic beta cell model; purchased from ATCC (purchased from Manassas, VA), USA) pre-treated with GLP-1 at concentrations of 0, 2, 5, 10, 15 or 20 nM for 10 minutes did. The cells were then dosed with nothing or 4.5 h staurosporine (apoptosis inducer) for 4.5 hours. Cell viability was assessed using Cell Titer-Glo® (Promega, Madison, Wis., USA). The rate of cell death reduction was shown by increasing GLP-1 concentration up to 10 nM in cells administered staurosporine (FIG. 19A).

アポトーシスに対するGLP−1の作用のさらなる考察は、アネキシンV染色を使用してFACS解析によって行った。アネキシンV染色は、アポトーシス細胞を検出する際の有用なツールであって、当業者によく知られている。細胞膜へのアネキシンVの結合により、アポトーシスに関連した形態学的変化が生じる前、および膜完全性が失われる前のリン脂質(PS)非対称性の変化の解析が可能になる。従って、アポトーシスに対するGLP−1の作用は、15nmのGLP−1、1μMスタウロスポリンを4時間、または1μMスタウロスポリン+15nmのGLP−1を投与した細胞か、あるいはスタウロスポリンもGLP―1も投与しない細胞(実験的対照)において決定された。そのデータにより、GLP−1は、スタウロスポリンにより誘導されるアポトーシスを約40%抑制したことが分かる(図19B)。   Further discussion of the effect of GLP-1 on apoptosis was done by FACS analysis using Annexin V staining. Annexin V staining is a useful tool in detecting apoptotic cells and is well known to those skilled in the art. Annexin V binding to the cell membrane allows analysis of changes in phospholipid (PS) asymmetry before morphological changes associated with apoptosis and before loss of membrane integrity. Therefore, the effect of GLP-1 on apoptosis is that 15 nm GLP-1, 1 μM staurosporine for 4 hours, or 1 μM staurosporine + 15 nm GLP-1 administered cells, or both staurosporine and GLP-1 Determined in cells not administered (experimental control). The data shows that GLP-1 inhibited apoptosis induced by staurosporine by about 40% (FIG. 19B).

GLP−1に対するのと同様の様式でGLP−1受容体と結合するGLP−1類似体(エキセンジン−4)を使用して、アポトーシスの抑制についての同様の結果が認められた。5μMのスタウロスポリンを、0、10、20または40nMのエキセンジンの存在下でそれぞれ16、24または48時間ARIP細胞に投与した。そのデータ(図20)により、10nMでは、100%の細胞死が生じたため、エキセンジンがアポトーシスの抑制に完全に無効であったことが分かる。20および40nMでは、エキセンジンはアポトーシスをある程度抑制し、40nMのエキセンジン−4の存在下、48時間で約50%が抑制された。   Similar results for inhibition of apoptosis were observed using a GLP-1 analog (Exendin-4) that binds to the GLP-1 receptor in a manner similar to that for GLP-1. 5 μM staurosporine was administered to ARIP cells for 16, 24 or 48 hours, respectively, in the presence of 0, 10, 20 or 40 nM exendin. The data (FIG. 20) shows that exendin was completely ineffective at suppressing apoptosis because 100% cell death occurred at 10 nM. At 20 and 40 nM, exendin inhibited apoptosis to some extent, with about 50% being inhibited in 48 hours in the presence of 40 nM exendin-4.

実施例6
細胞死に対する候補物質GLP−1/FDKP製剤の作用
細胞に基づくアッセイを行って、GLP−1/FDKP製剤(上記実施例3の表1に開示した通り)が細胞死を抑制する能力を評価した。これらのGLP−1/FDKP粒子製剤は、懸濁液の形態であるか凍結乾燥されている。製剤は、ARIP細胞におけるスタウロスポリンに誘導される細胞死を抑制する能力について解析した。GLP−1試料を前もって投与したARIP細胞を、5μMスタウロスポリンに4時間曝露し、Cell Titer-Glo(登録商標)(プロメガ、米国ウィスコンシン州マディソン)で解析して細胞生存度を決定した。
Example 6
Effects of candidate GLP-1 / FDKP preparation on cell death A cell-based assay was performed to assess the ability of the GLP-1 / FDKP preparation (as disclosed in Table 1 of Example 3 above) to inhibit cell death. . These GLP-1 / FDKP particle formulations are in the form of a suspension or lyophilized. The preparation was analyzed for its ability to suppress staurosporine-induced cell death in ARIP cells. ARIP cells pre-administered with GLP-1 samples were exposed to 5 μM staurosporine for 4 hours and analyzed with Cell Titer-Glo® (Promega, Madison, Wis., USA) to determine cell viability.

各種GLP−1/FDKP製剤の試料は、ストレスを加えない状態にしておくか、もしくは4℃または40℃で4週間ストレスを加えるかのいずれかとした。各GLP−1/FDKP試料を、45nMで、細胞に基づくアッセイで使用して、スタウロスポリンに誘導される細胞死を抑制する能力を決定した。右側に示した対照試料は、培地単独の場合、GLP−1単独の場合、スタウロスポリン単独の場合、あるいはGLP−1およびスタウロスポリンの両方が存在する場合における細胞の生存度を示している(注:グラフの凡例は、対照試料には適用されない。各棒は別々の3組を表す)。示された結果はすべて、3組の反復試験の平均である。   Samples of various GLP-1 / FDKP formulations were either left unstressed or stressed at 4 ° C or 40 ° C for 4 weeks. Each GLP-1 / FDKP sample was used at 45 nM in a cell-based assay to determine its ability to suppress staurosporine-induced cell death. The control sample shown on the right shows cell viability in the case of medium alone, GLP-1 alone, staurosporine alone, or both GLP-1 and staurosporine are present. (Note: Graph legend does not apply to control samples. Each bar represents 3 separate sets). All results shown are the average of 3 replicates.

そのデータは、ストレスが加えられたGLP−1/FDKP凍結乾燥製剤のすべてにより、スタウロスポリンにより誘導される細胞死が抑制されたことを示している(図21)。しかしながら、GLP−1/FDKP懸濁製剤の多くは、細胞死を抑制しなかった。   The data shows that all stressed GLP-1 / FDKP lyophilized formulations suppressed cell death induced by staurosporine (FIG. 21). However, many of the GLP-1 / FDKP suspension formulations did not inhibit cell death.

実施例7
GLP−1/DKP粒子の肺吸入
GLP−1/FDKPの薬物動態を検討するために、静脈内注射または肺内吸入によりGLP−1/FDKPの各種製剤が投与された雌性Sprague Dawleyラットにおいて血漿中GLP−1濃度を評価した。予備試験において、GLP−1/FDKP粒子製剤の約4%および16%(w/w)のGLP−1を使用した。ラットは、肺内液体滴下注入またはIV注射により投与されたGLP−1溶液の投与を受けた群1、4、7および10を含む12の群に無作為割付けした。群2、5、8、および11は、肺内吸入またはIV注射により投与されたGLP−1/FDKP塩と関連した製剤(表2にて開示)の投与を受けた。群3、6、9、12は、肺内吸入またはIV注射により投与されたGLP−1/FDKP塩と関連した混合製剤の投与を受けた。GLP−1/DKP製剤は、約16%の負荷の塩関連製剤だった。約4%の負荷を達成するために、16%の製剤をDKP粒子と3:1の混合物の形態で混合した。肺内吸入または静脈内注射は、0.08mgのGLP−1総投与量のために0.5mgまたは2.0mgの粒子(それぞれ16%または4%のGLP−1負荷)で行った。
Example 7
Pulmonary inhalation of GLP-1 / DKP particles To study the pharmacokinetics of GLP-1 / FDKP in plasma in female Sprague Dawley rats administered with various formulations of GLP-1 / FDKP by intravenous injection or intrapulmonary inhalation GLP-1 concentration was evaluated. In preliminary studies, about 4% and 16% (w / w) GLP-1 of the GLP-1 / FDKP particle formulation was used. Rats were randomly assigned to 12 groups including groups 1, 4, 7, and 10 that received GLP-1 solution administered by intrapulmonary fluid instillation or IV injection. Groups 2, 5, 8, and 11 received administration (disclosed in Table 2) related to GLP-1 / FDKP salt administered by pulmonary inhalation or IV injection. Groups 3, 6, 9, and 12 received a combined formulation related to GLP-1 / FDKP salt administered by pulmonary inhalation or IV injection. The GLP-1 / DKP formulation was a salt related formulation with a loading of about 16%. In order to achieve a loading of about 4%, 16% of the formulation was mixed with DKP particles in the form of a 3: 1 mixture. Intrapulmonary inhalation or intravenous injection was performed with 0.5 mg or 2.0 mg particles (16% or 4% GLP-1 loading, respectively) for a total dose of 0.08 mg GLP-1.

動物の個々の群(群7〜12)においては、Day2に投与を反復した。群1、4、7および10には、80μgのGLP−1溶液を投与した。群2、5、8、および11には、GLP−1/DKP塩関連製剤(約16%GLP−1負荷)を投与した。群3、6、9、12は、GLP−1/DKP塩関連混合製剤(約4%GLP−1負荷)の投与を受けた。   In individual groups of animals (groups 7-12), administration was repeated on Day2. Groups 1, 4, 7 and 10 received 80 μg of GLP-1 solution. Groups 2, 5, 8, and 11 received a GLP-1 / DKP salt related formulation (approximately 16% GLP-1 loading). Groups 3, 6, 9, and 12 received a GLP-1 / DKP salt related mixed preparation (approximately 4% GLP-1 loading).

実験は、同じ製剤を使用して、2日間連続で投与および血液採取を行って2回実施した。血液試料を、投与前(時間0)ならびに投与後2、5、10、20、30、60および120分後に、各群についての投与日に採取した。各時点で、約150μLの全血を、外側尾静脈から、約3U/mLのアプロチニンおよび0.3%EDTAを含むクライオバイアルチューブ内に採集し、上下を逆にして氷上で保存した。血液試料を4000rpmで遠心分離し、40μLの血漿を96ウエルプレート内にピペットで移し、それらの96ウエルプレートを、製造業者の推奨(Linco Research、米国ミズーリ州セントチャールズ)に従って、ELISAによってGLP−1濃度について解析されるまで−80℃で保存した。アッセイ緩衝液が、血清(5%FBS)のみが存在し、且つマトリックスが存在しないGLP−1の場合に最適条件であると決定された。   The experiment was performed twice using the same formulation, with administration and blood collection for two consecutive days. Blood samples were taken on the day of dosing for each group before dosing (time 0) and 2, 5, 10, 20, 30, 60 and 120 minutes after dosing. At each time point, approximately 150 μL of whole blood was collected from the lateral tail vein into a cryovial tube containing approximately 3 U / mL aprotinin and 0.3% EDTA and stored upside down on ice. The blood sample is centrifuged at 4000 rpm and 40 μL of plasma is pipetted into a 96-well plate and the 96-well plate is GLP-1 by ELISA according to manufacturer's recommendations (Linco Research, St. Charles, Mo., USA). Stored at −80 ° C. until analyzed for concentration. The assay buffer was determined to be the optimal condition in the case of GLP-1 with only serum (5% FBS) and no matrix.

静脈内投与:群5、6、10、11および12は、静脈内に(IV)、各種GLP−1/FDKP製剤およびGLP−1溶液の投与を受けた(図22A)。群5および6には15.8%GLP−1/FDKPを投与し、群11および12は、連続日に別の15.8%GLP−1/FDKPの投与を受け、群10には、対照としてGLP−1溶液が投与された。GLP−1/FDKPの濃度を、0、2、5、10、20、40、60、80、100および120分目の時点で検出した。すべての群は、静脈内投与後に血漿中GLP−1濃度の検出可能な上昇を示し、投与の2分後に最大濃度が認められた。血漿中の活性GLP−1濃度は、すべての群において、投与の20分後までに背景濃度に戻った。静脈内注射による投与の場合、GLP−1/FDKPおよびGLP−1溶液のこれらの各種製剤の動態に有意差は確認されなかった。静脈内注射により投与されたラットにおいて、血漿中GLP−1濃度は投与の10〜20分後にベースライン濃度にまで戻り、これにより生理学的動態が示唆された(すなわち、約95%のGLP−1が10分以内に排出された)。   Intravenous administration: Groups 5, 6, 10, 11 and 12 received intravenous (IV) administration of various GLP-1 / FDKP formulations and GLP-1 solutions (FIG. 22A). Groups 5 and 6 received 15.8% GLP-1 / FDKP, groups 11 and 12 received another 15.8% GLP-1 / FDKP on consecutive days, and group 10 received controls As a GLP-1 solution. The concentration of GLP-1 / FDKP was detected at 0, 2, 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100 and 120 minutes. All groups showed a detectable increase in plasma GLP-1 concentration after intravenous administration, with a maximum concentration observed 2 minutes after administration. Plasma active GLP-1 levels returned to background levels by 20 minutes after dosing in all groups. When administered by intravenous injection, no significant difference was observed in the kinetics of these various formulations of GLP-1 / FDKP and GLP-1 solutions. In rats administered by intravenous injection, plasma GLP-1 concentrations returned to baseline concentrations 10-20 minutes after administration, suggesting physiological kinetics (ie, about 95% GLP-1 Was discharged within 10 minutes).

単回吸入投与:群1、2、3、7、8、9および12は、肺内吸入により各種GLP−1/FDKP製剤またはGLP−1溶液の投与を受けた(図22B)。群1には、肺内液体滴下注入(LIS)により80μgのGLP−1対照が投与され、群2には、肺内吸入(IS)により15.8%のGLP−1/FDKPが投与され、群3には、肺内吸入(IS)により3.8%のGLP−1/FDKPが投与され、群7には、肺内液体滴下注入(LIS)により80μgのGLP−1対照が投与され、群8には、肺内吸入(IS)により15.8%のGLP−1/FDKPが投与され、そして群9には、肺内吸入(IS)により3.8%のGLP−1/FDKPが投与された。GLP−1/FDKPの濃度を、0、2、5、10、20、40、60、80、100および120分目の時点で測定した。   Single inhalation administration: Groups 1, 2, 3, 7, 8, 9 and 12 received various GLP-1 / FDKP formulations or GLP-1 solutions by pulmonary inhalation (FIG. 22B). Group 1 receives 80 μg GLP-1 control by intrapulmonary fluid instillation (LIS), Group 2 receives 15.8% GLP-1 / FDKP by intrapulmonary inhalation (IS), Group 3 is administered 3.8% GLP-1 / FDKP by intrapulmonary inhalation (IS), Group 7 is administered 80 μg GLP-1 control by intrapulmonary fluid instillation (LIS), Group 8 is administered 15.8% GLP-1 / FDKP by pulmonary inhalation (IS), and Group 9 is 3.8% GLP-1 / FDKP by pulmonary inhalation (IS). Was administered. The concentration of GLP-1 / FDKP was measured at 0, 2, 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100 and 120 minutes.

すべての群は、肺内投与後に血漿中GLP−1濃度の検出可能な増加を示した。最大血漿中GLP−1濃度は、使用する製剤/組成物によって異なった。群2および8は、AUCによって示されるように、投与の10〜20分後に最大GLP−1血漿中濃度を示したが、一方で群3および9は、5〜10分後に有意レベルの活性GLP−1を示し、そして群1および7は、血漿中活性GLP−1濃度の急激且つ一時的な増加を示した。群2、3、7および8において、血漿中活性GLP−1濃度は、投与後60分までに背景濃度に戻ったが、一方で群1および7は、投与後20分までに背景濃度に達した。   All groups showed a detectable increase in plasma GLP-1 concentration after intrapulmonary administration. The maximum plasma GLP-1 concentration varied with the formulation / composition used. Groups 2 and 8 showed maximal GLP-1 plasma concentrations 10-20 minutes after administration, as indicated by AUC, while Groups 3 and 9 showed significant levels of active GLP after 5-10 minutes. -1 and groups 1 and 7 showed a rapid and temporary increase in plasma active GLP-1 concentration. In Groups 2, 3, 7 and 8, plasma active GLP-1 concentrations returned to background concentrations by 60 minutes after administration, while Groups 1 and 7 reached background concentrations by 20 minutes after administration. did.

8ナノモルのGLP−1が糖尿病ラットモデルにおいて有効であると思われ、GLP−1投与量は80μg(報告された有効投与量より3000倍大きい)であり、血漿中GLP−1濃度は、投与後の30分で、3時間の注入(Chelikaniら、2005)よりも肺内送達の方が10倍高く、肺内吸入によって送達されたGLP−1/FDKPの生物学的利用能は71%だった。これらの結果は、下記の表4でさらに報告する。肺内送達により投与された大部分のラットにおいて、血漿中GLP−1濃度は、投与の30〜60分後にベースライン濃度にまで戻った。群2の1体のラットを除いて、すべてのラットは、各種GLP−1/FDKP製剤の静脈内投与または肺内吸入の後、血漿中GLP−1濃度の上昇を示した。   Eight nanomolar GLP-1 appears to be effective in a diabetic rat model, the GLP-1 dose is 80 μg (3000 times greater than the reported effective dose), and the plasma GLP-1 concentration is At 30 minutes, the pulmonary delivery was 10 times higher than the 3 hour infusion (Chelikani et al., 2005), and the bioavailability of GLP-1 / FDKP delivered by pulmonary inhalation was 71% . These results are further reported in Table 4 below. In most rats dosed by pulmonary delivery, plasma GLP-1 levels returned to baseline levels 30-60 minutes after dosing. All rats, with the exception of one rat in group 2, showed an increase in plasma GLP-1 concentration following intravenous administration or pulmonary inhalation of various GLP-1 / FDKP formulations.

結論:GLP−1溶液よりもGLP−1/FDKP製剤の薬物動態プロファイルにおいて差が認められた。血漿中GLP−1濃度は、GLP−1溶液が投与されたラットよりも、肺内吸入によってGLP−1/FDKP製剤が投与されたラットにおいて、より維持された。すべての動物は、投与後20〜60分の間に血漿中GLP−1濃度の漸進的低下を示した。これらの結果により、2日連続で実施された2回の実験において比較的整合性が認められた。   Conclusion: A difference was observed in the pharmacokinetic profile of the GLP-1 / FDKP formulation over the GLP-1 solution. Plasma GLP-1 concentrations were more sustained in rats administered the GLP-1 / FDKP formulation by pulmonary inhalation than in rats administered the GLP-1 solution. All animals showed a gradual decrease in plasma GLP-1 concentration between 20 and 60 minutes after dosing. Based on these results, relatively consistent results were observed in two experiments conducted for two consecutive days.

実施例8
GLP−1/FDKPはラットの食物摂取を減少させる
GLP―1はまた、満腹感の誘発や食物摂取の減少の機能を脳内で果たすことが当技術分野で知られている。満腹感や食物摂取の減少におけるGLP−1のこの役割に基づいて、本発明のGLP−1/FDKP製剤が摂食を減少させ、それにより肥満を制御することが可能になるための作用剤として効果的であったかどうかを決定するために実験を行った。
Example 8
GLP-1 / FDKP reduces food intake in rats GLP-1 is also known in the art to function in the brain to induce satiety and reduce food intake. Based on this role of GLP-1 in reducing satiety and food intake, the GLP-1 / FDKP formulation of the present invention can reduce feeding and thereby make it possible to control obesity Experiments were performed to determine if it was effective.

雌性Sprague Dawleyラットの2つの群に、肺内吸入により、対照(空気)または2mg/日(0.32mg/投与のGLP−1)の投与量での15.8%GLP−1/FDKP製剤のいずれかを投与した。対照群は5体のラットからなり、試験群は10体のラットからなった。各ラットには5日間連続の単回投与が行われ、食物摂取は各投与の2時間後および6時間後であった。各ラットの体重を毎日測定した。   Two groups of female Sprague Dawley rats were given a 15.8% GLP-1 / FDKP formulation at a dose of control (air) or 2 mg / day (0.32 mg / dose GLP-1) by intrapulmonary inhalation. Either was administered. The control group consisted of 5 rats and the test group consisted of 10 rats. Each rat received a single dose for 5 consecutive days, and food intake was 2 and 6 hours after each dose. Each rat was weighed daily.

予備データにより、投与の2時間後および6時間後に、GLP−1/FDKP製剤が投与されたラットの累積的な摂食量は、全体的に減少したことが示される(図23Aおよび23B)。その減少は、Day4の投与の2時間後により顕著になった(p=0.01)。Day1およびDay2の6時間目の減少がより顕著だった(p<0.02)。投与24時間後の摂食量に対する作用はなかった。   Preliminary data indicate that at 2 and 6 hours after dosing, the cumulative food intake of rats administered with the GLP-1 / FDKP formulation decreased overall (FIGS. 23A and 23B). The decrease became more pronounced 2 hours after Day4 administration (p = 0.01). The decrease in Day 1 and Day 2 at 6 hours was more significant (p <0.02). There was no effect on food intake 24 hours after administration.

実施例9
毒性試験
複数投与が行われた後、GLP−1/DKPの毒性作用および毒物動態学プロファイルの可能性を評価するために、反復投与毒性試験を行った。ラットの14日間の試験、およびサルの28日間の試験を実施した。GLP−1/DKPを、吸入経路により毎日投与する。動物に28日間投与した試験においては、一部の動物を投与計画直後に屠殺するが、一方で他の動物には、屠殺前に1ヵ月間の回復期間を与える。すべての動物は、臨床徴候、各種生理学的パラメーター(GLP−1、グルコース、インスリン、臓器重量、臨床病理学等)および各種臓器の組織病理について評価する。
Example 9
Toxicity studies After multiple doses were administered, repeated dose toxicity studies were conducted to assess the potential for GLP-1 / DKP's toxic effects and toxicokinetic profile. A 14-day study on rats and a 28-day study on monkeys were performed. GLP-1 / DKP is administered daily by the inhalation route. In studies where animals were administered for 28 days, some animals were sacrificed immediately after the dosing schedule, while others were given a one month recovery period prior to sacrifice. All animals are evaluated for clinical signs, various physiological parameters (GLP-1, glucose, insulin, organ weight, clinical pathology, etc.) and histopathology of various organs.

一連のGLPの変異原性試験を、ジケトピペラジン粒子の変異原性の可能性を評価するために行った。これらの試験には、インビトロのエームス試験および染色体異常試験が含まれ、この両方とも当業者によく知られている。さらに、当業者に知られているようなインビボマウス小核試験も実施した。遺伝毒性データから、ジケトピペラジン粒子による変異原性の可能性も、遺伝毒性の可能性も、その証拠は認められなかった。   A series of GLP mutagenicity tests were performed to evaluate the mutagenic potential of diketopiperazine particles. These tests include in vitro Ames tests and chromosomal aberration tests, both of which are well known to those skilled in the art. In addition, in vivo mouse micronucleus tests as known to those skilled in the art were also performed. Genotoxicity data showed no evidence of possible mutagenicity or genotoxicity from diketopiperazine particles.

また、繁殖毒性に対するジケトピペラジン粒子の作用を評価するために試験を行った。これらの試験には、ラットおよびウサギの繁殖試験、胚−胎児の発育試験および生後発育試験が含まれた。皮下注射によって投与されるジケトピペラジン粒子は、ラットにおける受胎能も着床も損なわず、ラットやウサギにおける催奇形性の兆候はない。ジケトピペラジン粒子は、受胎能および初期胚発育、胚胎児の発育あるいは出生前または出生後の発育に悪影響を与えなかった。   Tests were also conducted to evaluate the effect of diketopiperazine particles on reproductive toxicity. These tests included rat and rabbit reproduction tests, embryo-fetal development tests and postnatal development tests. Diketopiperazine particles administered by subcutaneous injection do not impair fertility or implantation in rats and there are no signs of teratogenicity in rats or rabbits. The diketopiperazine particles did not adversely affect fertility and early embryonic development, embryofetal development or prenatal or postnatal development.

QT延長(LQT)症候群を引き起こす傾向があるために多くの医薬品が臨床的な市場から取り除かれたことから(後天性LQTSまたはQ−T延長症候群は、他の点では健康な人々に起こり得る心臓の電気的リズムのまれな遺伝性疾患である)、hERGアッセイを、ジケトピペラジン粒子の薬効を検討するために使用した。後天性LQTSを引き起こす大多数の医薬品は、心室活動電位の再分極の原因となるhuman ether-a-go-go関連遺伝子(hERG:ハーグ)のカリウムチャネルを遮断することによってそれを引き起こすことから、hERGアッセイを利用した。hERGアッセイからの結果は、ジケトピペラジン粒子について100μM超のIC50を示した。さらに、ジケトピペラジン粒子を使用した非臨床試験からの結果により、延長がイヌにおいて認められなかったため(9ヵ月または安全性薬理の心血管系試験)、QTc間隔(心拍数補正QT時間間隔)に対する作用は示されなかった。静脈内投与の場合は、安全性薬理コアバッテリーにおいて評価されたCNSまたは心血管系に対するジケトピペラジン粒子の作用はなかった。 Many drugs have been removed from the clinical market because of their tendency to cause long QT (LQT) syndrome (acquired LQTS or long QT syndrome is a heart that can occur in otherwise healthy people The hERG assay was used to study the efficacy of diketopiperazine particles. Most drugs that cause acquired LQTS cause it by blocking the potassium channel of the human ether-a-go-go related gene (hERG), which causes repolarization of the ventricular action potential, A hERG assay was utilized. Results from the hERG assay showed an IC 50 of greater than 100 μM for diketopiperazine particles. In addition, the results from a non-clinical study using diketopiperazine particles showed no prolongation in dogs (9 months or safety pharmacology cardiovascular study), so for QTc interval (heart rate corrected QT time interval) No effect was shown. When administered intravenously, there was no effect of diketopiperazine particles on the CNS or cardiovascular system evaluated in the safety pharmacology core battery.

実施例10
β−細胞集団に対するGLP−1の作用
GLP−1は、インスリン生合成におけるすべてのステップを促進し、β細胞の成長および生存ならびにβ細胞の分化を直接刺激ことが知られている。これらの作用の組み合わせにより、β細胞集団の増大が生じる。さらに、GLP−1受容体シグナル伝達により、β細胞アポトーシスの減少が生じ、それにより、β細胞集団の増大がさらにもたらされる。GLP−1は、3種の可能な経路(β細胞の細胞増殖の増大、アポトーシスの抑制、導管上皮の推定上の幹細胞(putative stem cell)の分化)によりβ細胞集団を調節することが知られている。
Example 10
Effects of GLP-1 on β-cell populations GLP-1 is known to promote all steps in insulin biosynthesis and directly stimulate β-cell growth and survival and β-cell differentiation. The combination of these actions results in an increase in β cell population. Furthermore, GLP-1 receptor signaling results in a decrease in beta cell apoptosis, which further leads to an increase in the beta cell population. GLP-1 is known to regulate the β cell population by three possible pathways (increased cell proliferation of β cells, inhibition of apoptosis, differentiation of putative stem cells of ductal epithelium) ing.

β細胞集団に対するGLP−1の作用を示すために、Day1、3および5にGLP−1/FDKPを細胞に投与し、未投与の細胞と比較した。文献(Sturisら、2003)に示唆される通り、活性GLP−1の投与によって、β細胞集団が最大で2倍に増大した。さらに、糖尿病に対する各種GLP−1受容体(GLP−1R)アゴニストの作用の考察により、GLP−1Rアゴニストが糖尿病の発現または進行を予防するかまたは遅延させることが明らかになった。   To show the effect of GLP-1 on the β cell population, GLP-1 / FDKP was administered to the cells at Day 1, 3 and 5 and compared to untreated cells. As suggested in the literature (Sturis et al., 2003), administration of active GLP-1 increased the beta cell population up to 2-fold. Furthermore, consideration of the action of various GLP-1 receptor (GLP-1R) agonists on diabetes has revealed that GLP-1R agonists prevent or delay the onset or progression of diabetes.

β細胞増殖、インスリンおよびグルコースに対するGLP−1/FDKPの作用を、雄性ズッカー糖尿病性脂肪過多/肥満(ZDF)ラット(n=8/群)において評価した。動物は、毎日、3日間連続で、対照(空気)か、15%(0.3mg)のGLP−1を含有する2mgのGLP−1/FDKPかのいずれかの投与を受けた。腹腔内(IP)耐糖試験を実施し、血漿GLP−1およびグルコース解析のために、投与前、ならびに投与の15、30、45、60および90分後に血液試料を採集した。免疫組織化学によるインスリン分泌、β細胞集団およびアポトーシスの解析のために膵組織を採集した。   The effects of GLP-1 / FDKP on β-cell proliferation, insulin and glucose were evaluated in male Zucker diabetic / obese (ZDF) rats (n = 8 / group). The animals received either control (air) or 2 mg GLP-1 / FDKP containing 15% (0.3 mg) GLP-1 daily for 3 consecutive days. An intraperitoneal (IP) glucose tolerance test was performed and blood samples were collected prior to dosing and 15, 30, 45, 60 and 90 minutes after dosing for plasma GLP-1 and glucose analysis. Pancreatic tissue was collected for analysis of insulin secretion, β cell population and apoptosis by immunohistochemistry.

IP耐糖試験(IPGTT、図24)を、投与のDay4に実施した。動物は、夜間絶食後であるDay3に、腹腔内注射によりグルコースのボーラス投与を受け、その後すぐに肺内吸入により対照(空気)またはGLP−1/FDKPの投与を受けた。血液は、グルコース投与前および投与の90分後までの各種時点で採集した。投与の30分後において、群1では、投与前よりもグルコース濃度が47%増加したことが示されたが、群2(GLP−1/FDKP)では、投与前値よりもグルコース濃度が17%増加したことが示された。グルコース濃度は、対照動物よりも投与動物において、耐糖試験の後のすべての時点にわたって有意に低かった(p<0.05)。   An IP glucose tolerance test (IPGTT, FIG. 24) was performed on Day 4 of administration. The animals received a bolus of glucose by intraperitoneal injection on Day 3, after an overnight fast, followed immediately by control (air) or GLP-1 / FDKP by intrapulmonary inhalation. Blood was collected at various time points before glucose administration and up to 90 minutes after administration. Thirty minutes after dosing, group 1 showed a 47% increase in glucose concentration over pre-dose, whereas group 2 (GLP-1 / FDKP) had a glucose concentration of 17% above the pre-dose value. An increase was shown. The glucose concentration was significantly lower in all animals after administration of glucose tolerance than in control animals (p <0.05).

GLP−1濃度はまた、投与のDay3に測定した(図25)。群2の血漿内GLP−1濃度の最大濃度は、投与の15分後で10643pMだった。   GLP-1 concentration was also measured at Day 3 of administration (Figure 25). The maximum plasma GLP-1 concentration in Group 2 was 10443 pM 15 minutes after dosing.

さらに、インスリン濃度を、IP耐糖試験後のグルコース測定と共にDay3の各時点で測定した。対照(空気)群1および群2(GLP−/DKP)のどちらも、投与後15分目までに、それぞれ46%および30%の投与前値からのインスリン濃度の初期低下を示した(図26)。しかしながら、投与の30分後に、群1のインスリン濃度が投与前値の64%に低下し続けたのに対して、群2のインスリン濃度はベースラインに戻った。投与された動物において、45分、60分および90分でのインスリン濃度は、1.5%未満の偏差で、投与前の値に近かった。   Furthermore, the insulin concentration was measured at each time point of Day 3 together with the glucose measurement after the IP glucose tolerance test. Both Control (Air) Group 1 and Group 2 (GLP- / DKP) showed an initial decrease in insulin concentration from 46% and 30% pre-dose values, respectively, by 15 minutes post-dose (FIG. 26). ). However, 30 minutes after dosing, group 1 insulin concentrations continued to fall to 64% of pre-dose values, whereas group 2 insulin concentrations returned to baseline. In the administered animals, insulin concentrations at 45, 60 and 90 minutes were close to pre-dose values with a deviation of less than 1.5%.

インスリン免疫染色およびインスリン発現の顕微鏡評価のためにスライドを調製した。光学顕微鏡法によるインスリン発現の定量的評価に基づいて、インスリンを発現するβ膵島細胞の割合によって決定される通り、統計学的有意性は達成されなかったものの(p=0.067)、用量関連の、雄性ZDFラットの膵臓内のインスリン発現に投与関連の増加が認められた。   Slides were prepared for insulin immunostaining and microscopic evaluation of insulin expression. Based on quantitative assessment of insulin expression by light microscopy, statistical significance was not achieved as determined by the proportion of β-islet cells expressing insulin (p = 0.067), but dose related There was a dose-related increase in insulin expression in the pancreas of male ZDF rats.

また、ZDFラットの膵組織でアポトーシス解析を実施した。膵臓外分泌細胞および膵臓内分泌細胞を、TUNELアッセイ(Tornusciolo D.R.ら、1995)によって評価した。膵臓内の約10,000の細胞(外分泌および内分泌)のスコアを記録した。大部分のTUNEL陽性細胞は外分泌だった。対照群に対する投与群のアポトーシス標識率に差はなかった。   In addition, apoptosis analysis was performed on pancreatic tissues of ZDF rats. Pancreatic exocrine cells and pancreatic endocrine cells were evaluated by the TUNEL assay (Tornusciolo D.R. et al., 1995). Scores of approximately 10,000 cells (exocrine and endocrine) within the pancreas were recorded. Most TUNEL positive cells were exocrine. There was no difference in the apoptosis labeling rate of the administration group compared to the control group.

さらに、β細胞の増殖を、対照(空気)またはGLP−1/FDKPが、肺内吸入により3日間1日1回投与された糖尿病性肥満ズッカーラットの膵臓において評価した。免疫組織化学を用いたインスリンの共局在性およびKi67(増殖マーカー)のためにスライドを調製した。細胞増殖の顕微鏡評価を、合計17体のZDFラットにおけるインスリン陽性膵島内および膵臓外分泌部において実施した。細胞増殖の定量的評価に基づいて、雄性ZDFラットにおける膵臓の膵島β細胞または外分泌細胞内の細胞増殖に対する投与関連の作用は認められなかった。   In addition, β-cell proliferation was assessed in the pancreas of diabetic obese Zucker rats, where control (air) or GLP-1 / FDKP was administered by pulmonary inhalation once daily for 3 days. Slides were prepared for insulin co-localization using immunohistochemistry and Ki67 (proliferation marker). Microscopic evaluation of cell proliferation was performed in insulin positive islets and exocrine pancreas in a total of 17 ZDF rats. Based on a quantitative assessment of cell proliferation, no dose-related effects on cell proliferation in pancreatic islet β cells or exocrine cells in male ZDF rats were observed.

全体として、本試験により、肺内吸入による2mgまたは0.3mgのGLP−1で投与されたGLP−1/FDKPは、耐糖試験後に糖尿病性脂肪過多ラット(2型糖尿病のモデル)の血糖値を低下させ、膵島1個あたりのインスリン分泌細胞の数を増加させた。   Overall, according to this study, GLP-1 / FDKP administered with 2 mg or 0.3 mg of GLP-1 by pulmonary inhalation was able to improve blood glucose levels in diabetic hyperlipidemic rats (model of type 2 diabetes) after glucose tolerance test. Reduced and increased the number of insulin secreting cells per islet.

実施例11
GLP−1/FDKP粒子製剤の調製
GLP−1/FDKP粒子製剤を調製するための代替方法も使用した。製剤は、以下の通りに調製した:1(重量)部のGLP−1を9部の脱イオン水に添加し、次いで少量の氷酢酸を添加して透明な溶液を得ることによって、10重量%のGLP−1原液を調製した。FDKP粒子(約10重量%の粒子)の懸濁原液を三つに分割した。適切な量のGLP−1原液を各懸濁液に添加して、乾燥粉剤中に5重量%および15重量%のGLP−1を有する目的の組成物が得られた。タンパク質溶液の添加後、懸濁液のpHは約3.5だった。次いで懸濁液を約pH4.4〜4.5に調節し、その後、懸濁液を液体窒素中で小球形にして、次いで凍結乾燥して氷を除去した。
Example 11
Preparation of GLP-1 / FDKP particle formulation An alternative method for preparing GLP-1 / FDKP particle formulation was also used. The formulation was prepared as follows: 1% by weight of GLP-1 was added to 9 parts of deionized water, followed by the addition of a small amount of glacial acetic acid to give a clear solution of 10% by weight. A GLP-1 stock solution was prepared. The suspension stock solution of FDKP particles (about 10 wt% particles) was divided into three. Appropriate amount of GLP-1 stock solution was added to each suspension to obtain the desired composition having 5 wt% and 15 wt% GLP-1 in the dry powder. After the addition of the protein solution, the pH of the suspension was about 3.5. The suspension was then adjusted to about pH 4.4-4.5, after which the suspension was spheronized in liquid nitrogen and then lyophilized to remove the ice.

粉剤の空気力学は、充填に基づく呼吸可能分画物(充填に基づくRF)、すなわちカートリッジ中の粉剤の量によって正規化された呼吸可能な範囲の粉剤の割合(%)を特徴としており、それは以下の通りに決定された:5つのカートリッジに手動で5mgの粉剤を充填し、MannKindのMedTone(登録商標)吸入器(米国特許出願第10/655,153号に記載)により排出した。   Powder aerodynamics is characterized by a respirable fraction based on filling (RF based on filling), ie the percentage of respirable range powder normalized by the amount of powder in the cartridge, which is Determined as follows: Five cartridges were manually filled with 5 mg of powder and discharged by MannKind's MedTone® inhaler (described in US patent application Ser. No. 10 / 655,153).

この方法により、充填に基づく良好なRFを有する製剤を調製した。5重量%のGLP−1を有する粉剤は48.8%RF/充填であったが約15重量%のGLP−1を含有する粉剤は32.2%RF/充填だった。   This method produced a formulation with good RF based on filling. The powder with 5 wt% GLP-1 was 48.8% RF / fill, while the powder containing about 15 wt% GLP-1 was 32.2% RF / fill.

実施例12
各種GLP−1濃度のGLP−1/FDKPの薬物動態
各種GLP−1濃度のGLP−1/FDKPの薬物動態学的特性を評価するために、体重が192.3グラム〜211.5グラムの18体の雌性SDラットを対照群GLP−1(群1、n=3)およびGLP−1/FDKP製剤群(群2〜4、n=5/群)の4つの投与群に分割した。動物は、以下の被験物質の内の1つの投与を受けた。肺内滴下注入による対照(空気)、肺内吸入による、5%のGLP−1(0.12mgのGLP−1)を含有する2.42mgのGLP−1/FDKP、10%のGLP−1(0.19mgのGLP−1)を含有する1.85mgのGLP−1/FDKP、または15%のGLP−1(0.37mgのGLP−1)を含有する2.46mgのGLP−1/FDKP。血液試料は、投与前および投与後の各時点(2、5、10、20、30、40および60分)に、血清FDKPおよび血漿GLP−1濃度のために採集および試験した。
Example 12
Pharmacokinetics of GLP-1 / FDKP with Various GLP-1 Concentrations To assess the pharmacokinetic properties of GLP-1 / FDKP with various GLP-1 concentrations, the body weight ranges from 192.3 grams to 211.5 grams. Body female SD rats were divided into 4 treatment groups: control group GLP-1 (group 1, n = 3) and GLP-1 / FDKP formulation group (groups 2-4, n = 5 / group). The animals received one of the following test substances: Control (air) by intrapulmonary instillation, 2.42 mg GLP-1 / FDKP containing 5% GLP-1 (0.12 mg GLP-1) by lung inhalation, 10% GLP-1 ( 1.85 mg GLP-1 / FDKP containing 0.19 mg GLP-1) or 2.46 mg GLP-1 / FDKP containing 15% GLP-1 (0.37 mg GLP-1). Blood samples were collected and tested for serum FDKP and plasma GLP-1 concentrations before and after administration (2, 5, 10, 20, 30, 40 and 60 minutes).

GLP−1/FDKP(5%製剤)の投与後の最大血漿中GLP−1濃度(Cmax)は、投与5分後のTmaxでの2,321pM、投与(10%製剤)の10分後のTmaxでの4,887pM、および投与(15%製剤)の10分後のTmaxでの10,207pMだった。図27に示す通り、投与後30分まで有意なGLP−1濃度が認められた。GLP−1の曲線下面積(AUC)の値は、群1〜4についてそれぞれ10622、57101、92606、227873pM分であった。GLP−1の推定半減期は、10%または15%のGLP−1負荷でのGLP−1/FDKPについて10分であった。 The maximum plasma GLP-1 concentration (C max ) after administration of GLP-1 / FDKP (5% formulation) was 2,321 pM at T max 5 minutes after administration, 10 minutes after administration (10% formulation) Of 4,887 pM at a T max of 10, and 10,207 pM at a T max 10 minutes after administration (15% formulation). As shown in FIG. 27, a significant GLP-1 concentration was observed until 30 minutes after administration. The values of the area under the curve (AUC) of GLP-1 were 10622, 57101, 92606, and 227873 pM * min for groups 1 to 4, respectively. The estimated half-life of GLP-1 was 10 minutes for GLP-1 / FDKP at 10% or 15% GLP-1 loading.

図28に示す通り、最大FDKP濃度の測定値は、それぞれ5%、10%および15%のGLP−1でのGLP−1/FDKP製剤について、8.5μg/mL(群2)、4.8μg/mL(群3)および7.1μg/mL(群4)であった。最大濃度(Tmax)に至るまでの時間は10分だった。このデータにより、FDKPおよびGLP−1が同様の吸収動態を示し、粒子に対するGLP−1負荷とは無関係に同等量のFDKPが吸収されたことが分かる。 As shown in FIG. 28, the maximum FDKP concentration measurements were 8.5 μg / mL (Group 2), 4.8 μg for GLP-1 / FDKP formulations at 5%, 10% and 15% GLP-1, respectively. / ML (group 3) and 7.1 μg / mL (group 4). The time to reach the maximum concentration (T max ) was 10 minutes. This data shows that FDKP and GLP-1 showed similar absorption kinetics, and equivalent amounts of FDKP were absorbed regardless of GLP-1 loading on the particles.

全体的に、本試験によって、血漿中GLP−1濃度は、SDラットにおける肺内吸入によるGLP−1/FDKPの単回投与後に有意水準で検出されたことが明らかになった。血漿中GLP−1濃度の用量関連の増加は、投与約10分後に達成される最大濃度および投与40分後の観察可能GLP―1濃度で認められた。すべての動物は、試験完了まで生存した。   Overall, this study revealed that plasma GLP-1 concentrations were detected at a significant level after a single dose of GLP-1 / FDKP by pulmonary inhalation in SD rats. A dose-related increase in plasma GLP-1 concentration was observed with the maximum concentration achieved approximately 10 minutes after administration and the observable GLP-1 concentration 40 minutes after administration. All animals survived until study completion.

実施例13
肺内吸入により投与されたGLP−1/FDKPの薬力学的特性
GLP−1/FDKPの薬力学的性質を評価するために、雌性Sprague Dawleyラットを2つの投与群に分割した。動物は、1日1回の肺内吸入により、対照(空気;n=5)または15%GLP−1(0.3mgのGLP−1)を含有する2mgのGLP−1/FDKP(n=10)のいずれかの投与を4日間連続で受けた。
Example 13
Pharmacodynamic properties of GLP-1 / FDKP administered by pulmonary inhalation To assess the pharmacodynamic properties of GLP-1 / FDKP, female Sprague Dawley rats were divided into two dose groups. The animals were inhaled once daily by intrapulmonary inhalation with 2 mg GLP-1 / FDKP (n = 10) containing control (air; n = 5) or 15% GLP-1 (0.3 mg GLP-1). ) For 4 consecutive days.

摂食量を、4日間連続で、投与前、投与の1、2、4および6時間後に、暗サイクル中で測定した(図29)。摂食量は、Day1、2および3において、肺内吸入によるGLP―1/FDKPの1日1回の投与後に、対照(空気)群よりも投与動物において減少した(p<0.05)。Day1の1時間目および6時間目の時点、およびDay2の4時間目および6時間目、およびDay3の投与前で、対照群(空気)よりも投与群の動物において摂食量の統計学的に有意な減少が認められた。   Food intake was measured in the dark cycle for 4 consecutive days before dosing, 1, 2, 4 and 6 hours after dosing (FIG. 29). Food intake was reduced in treated animals in Day 1, 2 and 3 after daily administration of GLP-1 / FDKP by intrapulmonary inhalation compared to the control (air) group (p <0.05). Statistical significance of food intake in animals in the treated group over the control group (air) at Day 1 and 6 hours of Day 1, and at Day 4 and 6 hours of Day 2, and before Day 3 administration A significant decrease was observed.

体重(図30)を4日間連続で投与前に毎日測定した。投与開始時の体重は、約180〜209グラムの範囲に及んだ。投与動物と対照(空気)動物との間の統計学的有意性に達しなかったが、体重は投与動物においてより小さかった。すべての動物は、予定の屠殺まで生存した。   Body weight (Figure 30) was measured daily for 4 consecutive days before dosing. Body weight at the start of administration ranged from about 180 to 209 grams. Statistical significance between treated and control (air) animals was not reached, but body weight was smaller in treated animals. All animals survived until scheduled sacrifice.

実施例14〜16
毒物動態学(TK)試験
下記の実施例14〜16は、GLP−1/FDKP吸入粉剤の毒性作用の可能性および毒物動態学プロファイルを評価するためにラットおよびサルにおいて実施された反復投与毒性試験を示すものである。そのデータによって、臨床用に提案されるものより数倍大きな投与量のGLP−1/FDKP吸入粉剤で明らかな毒性はないことが分かる。さらに、各々の種の中の雄性動物と雌性動物との間に差はないと思われる。
Examples 14-16
Toxic Kinetics (TK) Tests Examples 14-16 below are repeated dose toxicity studies conducted in rats and monkeys to assess potential toxic effects and toxicokinetic profiles of GLP-1 / FDKP inhalation powders. Is shown. The data show that there is no apparent toxicity at a dose of GLP-1 / FDKP inhalation powder several times larger than that proposed for clinical use. Furthermore, there appears to be no difference between male and female animals within each species.

実施例14
肺内吸入により5日間投与されたサルにおけるGLP−1/FDKPの毒物動態学
1日1回(1日につき30分間)、5日間連続のカニクイザル(Macaca fascicularis)への経鼻・経口投与(目的のヒト治療用投与経路)によるGLP−1/FDKPの毒性および毒物動態学プロファイルを決定するために試験を実施した。経鼻・経口投与では、サルの口および鼻をマスクで覆い、30分間試験製剤を吸い込ませた。
Example 14
Toxicology of GLP-1 / FDKP in monkeys administered by pulmonary inhalation for 5 days Once daily (30 minutes per day), nasal and oral administration to cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) for 5 consecutive days A study was conducted to determine the toxicity and toxicokinetic profile of GLP-1 / FDKP by the human therapeutic route of administration. For nasal and oral administration, the mouth and nose of monkeys were covered with a mask and the test preparation was inhaled for 30 minutes.

投与開始前の14日間は、動物を、拘束および投与方法に慣れさせた。投与開始時(Day1)、雄性動物は、30月齢〜56月齢、および体重が2.3〜4.0kgであり、雌性動物は、31月齢〜64月齢、および体重が1.6〜3.4kgであった。10体(雄性5体および雌性5体)の被投与(non-naive)カニクイザルを、下記の表5および6で示すように、5つの群(1群につき2体の動物)に割り当てた。被投与サルとは、テストする製剤が以前に投与された群体動物である。しかしながら、これらの製剤は、半減期が短く、本明細書で開示される投与実験中には存在しないか、サルに対するいかなる影響もないものと考えられる。動物は、対照(空気)、2mg/kgのFDKP、あるいは0.3(0.04mgのGLP−1)、1.0(0.13mgのGLP−1)または2.0(0.26mgのGLP−1)mg/kgGLP−1/FDKPの投与を受けた。   For 14 days prior to the start of dosing, animals were accustomed to restraint and dosing methods. At the start of administration (Day 1), male animals are 30 to 56 months old and weigh 2.3 to 4.0 kg, female animals are 31 to 64 months old and weigh 1.6 to 3.4 kg. Met. Ten (5 male and 5 female) non-naive cynomolgus monkeys were assigned to 5 groups (2 animals per group) as shown in Tables 5 and 6 below. An administered monkey is a herd that has previously been administered the formulation to be tested. However, these formulations have a short half-life and are not expected to be present in the administration experiments disclosed herein or have any effect on monkeys. Animals were control (air), 2 mg / kg FDKP, or 0.3 (0.04 mg GLP-1), 1.0 (0.13 mg GLP-1) or 2.0 (0.26 mg GLP-1). -1) mg / kg GLP-1 / FDKP was administered.

全血試料(1.4mL/血液試料)をDay5の以下の時点で得た:投与前、ならびに投与の10、30、45、60、90、120分後および4時間後。血液は、大腿静脈から静脈穿刺により採集した。血液試料を2つのアリコート(1つは血漿GLP−1解析(0.8mL)のため、もう1つ(0.6mL)は血清FDKP解析のため)に分割した。血漿GLP−1解析のために、各時点で全血(0.8mL)を1.3mLのEDTAチューブ(0.1%EDTA)に採集した。血液採取の約5〜10秒後にDPP−IV阻害剤(Millipore、米国マサチューセッツ州ビルリカ)をチューブに添加した(10μL/mLの血液)(100μMのDPP−IVの濃度が得られる)。チューブを数回上下逆にし、水を含んだ氷上に直ちに置いた。全血試料を、遠心分離(約10分間、4000rpm(2〜8℃))を行うまで水を含んだ氷上に保持し、血漿を得た。血漿試料を適切なバイアル内に移し、ドライアイス上に保持し、その後−70(±10)℃の冷凍庫中に保存した。血漿中濃度(Cmax)、Tmax、AUCおよびT1/2を、GLP−1について決定した。 Whole blood samples (1.4 mL / blood sample) were obtained at Day 5 at the following time points: pre-dose and 10, 30, 45, 60, 90, 120 minutes and 4 hours after administration. Blood was collected from the femoral vein by venipuncture. The blood sample was divided into two aliquots, one for plasma GLP-1 analysis (0.8 mL) and one (0.6 mL) for serum FDKP analysis. For plasma GLP-1 analysis, whole blood (0.8 mL) was collected in 1.3 mL EDTA tubes (0.1% EDTA) at each time point. Approximately 5-10 seconds after blood collection, DPP-IV inhibitor (Millipore, Billerica, Mass., USA) was added to the tube (10 μL / mL blood) (resulting in a concentration of 100 μM DPP-IV). The tube was turned upside down several times and immediately placed on ice with water. Whole blood samples were kept on ice with water until centrifugation (approximately 10 minutes, 4000 rpm (2-8 ° C.)) to obtain plasma. Plasma samples were transferred into appropriate vials, kept on dry ice, and then stored in a freezer at -70 (± 10) ° C. Plasma concentrations (C max ), T max , AUC and T 1/2 were determined for GLP-1.

4日間連続のGLP−1/FDKPの吸入投与の後、GLP−1の検出可能な濃度がDay5のすべての投与前試料において検出された。Day5に、GLP−1の最高血漿中濃度(Cmax)は、用量の投与後約10分以内に達成された(図31)。 After 4 days of inhalation administration of GLP-1 / FDKP, a detectable concentration of GLP-1 was detected in all pre-dose samples of Day5. On Day 5, the highest plasma concentration of GLP-1 (C max ) was achieved within about 10 minutes after dose administration (FIG. 31).

用量の関数としての、GLP−1のCmaxおよびAUClast(ゼロ時から最終の定量化可能な濃度時への濃度曲線下面積)の用量関連の増加は、Day5に雄性および雌性の両方のサルに認められた。1mg/kg/日の用量濃度の雄性サルを除き、調査する用量範囲にわたり、雄性および雌性の両方のサルにおいて用量を増加させるにつれて、GLP−1のAUClastは、用量に比例した増加が認められなかった。0.3mg/kg/日から2.0mg/kg/日への6.7倍の用量の増加により、雄性のAUClastの2.9倍の増加、および雌性のAUClastの1.1倍の増加が生じただけであった。 The dose-related increase in GLP-1 C max and AUC last (area under the concentration curve from time zero to the final quantifiable concentration) as a function of dose is shown in Day 5 for both male and female monkeys. Recognized by As the dose was increased in both male and female monkeys over the dose range studied, with the exception of male monkeys at a dose concentration of 1 mg / kg / day, the ALP last of GLP-1 increased proportionally with dose. There wasn't. The increase of 6.7 times the dose of 0.3 mg / kg / day to 2.0 mg / kg / day, 2.9 times the male AUC last increase, and the female 1.1 times the AUC last Only an increase occurred.

それぞれ0.3、1.0、2.0mg/kg/日の用量濃度でGLP−1/FDKPを投与した場合、GLP−1の最高濃度の平均値は、雄性では17.2、93.1、214pg/mL、雌性では19.3、67.9、82.8pg/mLだった。4分〜24分の明らかな排出半減期で、血漿中GLP−1濃度は急激に低下した。   When GLP-1 / FDKP was administered at dose concentrations of 0.3, 1.0, and 2.0 mg / kg / day, respectively, the mean maximum GLP-1 concentration was 17.2, 93.1 for males. 214 pg / mL, and 19.3, 67.9, 82.8 pg / mL for females. With a clear elimination half-life of 4 to 24 minutes, plasma GLP-1 concentrations declined rapidly.

それぞれ0.3.1.0、2.0mg/kg/日の投与濃度でGLP−1/FDKPが投与された場合、GLP−1についてのAUC値は、雄性は21.6、105、62.3pgh/mLであり、雌性は33.4、23.7、35.4pgh/mLであった。 When GLP-1 / FDKP was administered at doses of 0.3.1.0 and 2.0 mg / kg / day, respectively, the AUC values for GLP-1 were 21.6, 105, 62. 3 pg * h / mL and females were 33.4, 23.7, 35.4 pg * h / mL.

最低用量濃度で観測されたGLP−1のTKパラメーターに、明らかな性別の差はなかった。しかしながら、雄性サルは、検討する中用量濃度および高用量濃度で、雌性サルより絶えず高いAUClast値を示した。媒体対照および対照(空気)サルからのいくつかの試料は、GLP−1の測定可能な濃度を示した。これは、動物が吸入した空気の混入によって引き起こされたか、もしくはそれらの特定のサルの内在的なGLP−1濃度の量であったかもしれない。なお、対照動物は、GLP−1/FDKPが投与された動物とは異なる部屋の中で曝露を受けたという点に留意する必要がある。 There was no apparent gender difference in GLP-1 TK parameters observed at the lowest dose concentration. However, male monkeys showed a consistently higher AUC last value than female monkeys at the medium and high dose concentrations studied. Several samples from vehicle control and control (air) monkeys showed measurable concentrations of GLP-1. This may have been caused by contamination of the air inhaled by the animals, or it could be the amount of endogenous GLP-1 concentration in those particular monkeys. It should be noted that the control animals were exposed in a different room than the animals that received GLP-1 / FDKP.

GLP−1の生物学的半減期は15分未満であることから、GLP−1/FDKPの投与からのGLP−1は、24時間以内に完全に排出されるはずである。それ故、GLP−1の内在性濃度は、すべてのGLP−1/FDKP投与動物においてDay5に採取されたゼロ時の試料中のGLP−1の濃度が一貫して定量可能であったことのもっともらしい説明であった。投与後のGLP−1の観察された濃度からゼロ時の値を減算することにより、GLP−1/FDKPの投与によるGLP−1の変化が反映される。   Since the biological half-life of GLP-1 is less than 15 minutes, GLP-1 from administration of GLP-1 / FDKP should be completely excreted within 24 hours. Therefore, the endogenous concentration of GLP-1 was consistent with that the concentration of GLP-1 in the zero time sample taken on Day 5 was consistently quantifiable in all GLP-1 / FDKP treated animals. It was an explanation. Subtraction of the zero value from the observed concentration of GLP-1 after administration reflects the change in GLP-1 due to administration of GLP-1 / FDKP.

血清FDKP解析のために、各時点で全血(0.6mL)を、抗凝固剤を含有しないチューブに採集し、少なくとも30分間室温で凝固させ、遠心分離によって分離して血清を得た。FDKP解析および血清中濃度(Cmax)、Tmax、AUC、T1/2を決定した。4日間連続のGLP−1/FDKPの吸入投与の後、Day5のすべての投与後の試料において検出可能な濃度のFDKPが認められた。Day5に、FDKPの最高血漿中濃度(Cmax)は、投与の約10〜30分後に達成された。 For serum FDKP analysis, whole blood (0.6 mL) at each time point was collected in a tube containing no anticoagulant, allowed to clot at room temperature for at least 30 minutes, and separated by centrifugation to obtain serum. FDKP analysis and serum concentration (C max ), T max , AUC, T 1/2 were determined. After 4 days of inhalation administration of GLP-1 / FDKP, detectable concentrations of FDKP were observed in samples after all Day 5 administrations. On Day 5, the highest plasma concentration of FDKP (C max ) was achieved approximately 10-30 minutes after administration.

用量の関数としての、FDKPのAUC∞(外挿されたゼロ時から無限時までの濃度曲線下面積)の用量関連の増加は、Day5に雄性および雌性の両方のサルに認められた。しかしながら、雌性において、0.3mg/kg/日と1.0mg/kg/日との間にFDKPのAUC∞に差はなかったが、用量関連の増加は、1mg/kg/日と2mg/kg/日の間に示された。増加が認められたすべの例において、増加は用量に比例していなかった。0.3mg/kg/日から2.0mg/kg/日への6.7倍の用量の増加により、雄性のAUClastの2.7倍の増加、および雌性のAUC∞の3.0倍の増加が生じた。それぞれ0.3、1.0、2.0mg/kg/日の用量濃度でGLP−1F/DKPを投与した場合、FDKPの最高濃度(Cmax)の平均値は、雄性では200、451、339ng/mL、雌性では134、161、485ng/mLであった。それぞれ0.3、1.0、2.0mg/kg/日の用量濃度でGLP−1/FDKPを投与した場合、FDKPのAUC∞値は、雄性では307、578、817ng.h/mL、雌性では268、235、810ng.h/mLであった。2.1mg/kg/日(群2)の用量でFDKPだけが投与された動物のAUC∞およびCmaxの濃度は、Tmaxが用量の投与の30〜45分後に僅かに長かった例外はあるが、2.13mg/kg/日でGLP−1/FDKPが投与された動物と同じ桁位置であった。 A dose-related increase in FDKP AUC∞ (area extrapolated from zero to infinity) as a function of dose was observed in both male and female monkeys at Day 5. However, there was no difference in FDKP AUC∞ between 0.3 mg / kg / day and 1.0 mg / kg / day in females, but dose-related increases were 1 mg / kg / day and 2 mg / kg. / Indicated during the day. In all cases where an increase was observed, the increase was not proportional to dose. A 6.7-fold dose increase from 0.3 mg / kg / day to 2.0 mg / kg / day resulted in a 2.7-fold increase in male AUC last and a 3.0-fold increase in female AUC∞. An increase occurred. When GLP-1F / DKP was administered at dose concentrations of 0.3, 1.0, and 2.0 mg / kg / day, the average value of the maximum FDKP concentration (C max ) was 200, 451, 339 ng for males. / ML, 134, 161, and 485 ng / mL for females. When GLP-1 / FDKP was administered at dose concentrations of 0.3, 1.0, and 2.0 mg / kg / day, respectively, the AUC∞ value of FDKP was 307, 578, 817 ng. h / mL, 268, 235, 810 ng. h / mL. There is an exception that the concentrations of AUC∞ and Cmax in animals receiving only FDKP at a dose of 2.1 mg / kg / day (Group 2) were slightly longer at T max 30-45 minutes after administration of the dose. However, it was at the same digit position as the animals that received GLP-1 / FDKP at 2.13 mg / kg / day.

全体として、GLP−1/FDKPは、臨床徴候がなく、また体重、摂食量、臨床病理学パラメーター、肉眼評価または顕微鏡評価に対する影響もなく、忍容性は良好だった。また、1日30分間で5日間投与された最高2.13mg/kg/日(0.26mg/kg/日のGLP−1の用量に相当)の推定達成用量でのカニクイザルへのGLP−1/FDKPの吸入投与は、いずれの用量制限毒性とも関連していなかったことも認められる。   Overall, GLP-1 / FDKP was well tolerated with no clinical signs and no effect on body weight, food consumption, clinical pathology parameters, macroscopic or microscopic evaluation. Also, GLP-1 / to cynomolgus monkeys at an estimated achieved dose of up to 2.13 mg / kg / day (corresponding to a dose of GLP-1 of 0.26 mg / kg / day) administered for 5 days for 30 minutes per day It is also observed that inhalation administration of FDKP was not associated with any dose limiting toxicity.

実施例15
肺内吸入によて14日間投与されたラットにおけるGLP−1/FDKPの毒物動態学
この試験は、14日間連続の肺内吸入による毎日の投与後のGLP−1/FDKPの毒性の可能性を評価したものである。ラットは、対照(空気)、10mg/kgのFDKP粒子、1mg/kgのGLP−1/FDKP(0.15mgのGLP−1)、3mg/kgのGLP−1/FDKP(0.45mgのGLP−1)または10mg/kgのGLP−1/FDKP(1.5mgのGLP−1)を、14日間連続で毎日の肺内吸入としてラットに投与した(n=24/性別/群)。動物は、毒性の臨床徴候について毎日観察し、体重および摂食量も記録した。
Example 15
Toxicology of GLP-1 / FDKP in rats administered by pulmonary inhalation for 14 days This study investigated the potential toxicity of GLP-1 / FDKP after daily administration by pulmonary inhalation for 14 consecutive days It has been evaluated. Rats received control (air), 10 mg / kg FDKP particles, 1 mg / kg GLP-1 / FDKP (0.15 mg GLP-1), 3 mg / kg GLP-1 / FDKP (0.45 mg GLP- Rats were administered 1) or 10 mg / kg GLP-1 / FDKP (1.5 mg GLP-1) as daily pulmonary inhalation for 14 consecutive days (n = 24 / sex / group). Animals were observed daily for clinical signs of toxicity and body weight and food intake were also recorded.

Day1および14に、GLP−1のCmaxは、すべての用量群における用量の投与後約10〜15分以内に達成された。10mg/kg/日のGLP−1/FDKPでのGLP−1の最高濃度の平均は、雄性と雌性においてそれぞれ、Day1では6714pg/mLおよび6270pg/mLであり、Day14では2979pg/mLおよび5834pg/mだった。血漿中GLP−1濃度は、0.7時間から4.4時間の明らかな排出半減期で低下した。GLP−1の平均AUC濃度は、最高用量の10mg/kg/日のGLP−1/FDKPにおいて、雄性は2187pMh、雌性は2703pMhだった。GLP−1は、最小限の蓄積が認められたか、もしくはその蓄積が認められず、Cmax、半減期およびTmaxに性別による差はなかった。GLP−1のAUC値は、すべての用量にわたって雄性ラットよりも雌性ラットでやや高かった。肺内吸入により14日間連続でGLP−1/FDKPが投与されたラットにおける無毒性量(NOAEL)は、10mg/kg/日のGLP−1/FDKP(1.5mg/kg/日のGLP−1)だった。 On Day 1 and 14, GLP-1 C max was achieved within about 10-15 minutes after dose administration in all dose groups. The average maximum GLP-1 concentration at 10 mg / kg / day GLP-1 / FDKP is 6714 pg / mL and 6270 pg / mL for Day 1 and 27.9 pg / mL and 5834 pg / m for Day 14 in male and female, respectively. was. Plasma GLP-1 concentrations decreased with a clear elimination half-life of 0.7 to 4.4 hours. Mean AUC levels of GLP-1, in GLP-1 / FDKP for 10 mg / kg / day highest dose, male is 2187pM * h, female was 2703pM * h. GLP-1 showed minimal or no accumulation, and there was no gender difference in C max , half-life and T max . GLP-1 AUC values were slightly higher in female rats than in male rats across all doses. The NOAEL in rats administered GLP-1 / FDKP for 14 consecutive days by intrapulmonary inhalation was 10 mg / kg / day GLP-1 / FDKP (1.5 mg / kg / day GLP-1 )was.

最終投与の約24時間後に動物(12/性別/群)を屠殺し、臨床病理検査、肉眼評価および顕微鏡評価を実施した。毒物動態(TK)付随動物(12/性別/群)を、最終的な血液採取後の投与のDay14に屠殺した。GLP−1/DKPに関連した死亡および臨床的所見はなかった。対照動物と投与動物との間に体重および摂食量の差はなかった。雌性の10mg/kgのGLP−1/FDKPのみで、肝重量および体重に対する肝臓の比は、対照(空気)群よりも有意に低かった。   Approximately 24 hours after the last dose, animals (12 / sex / group) were sacrificed and clinical pathology, macroscopic and microscopic evaluations were performed. Toxic kinetics (TK) associated animals (12 / sex / group) were sacrificed on Day 14 of administration after final blood collection. There were no deaths and clinical findings associated with GLP-1 / DKP. There were no differences in body weight or food intake between control and treated animals. With only female 10 mg / kg GLP-1 / FDKP, the ratio of liver to liver weight and body weight was significantly lower than the control (air) group.

媒体を投与されたラットと空気対照を投与されたラットとの間に、血液学的検査、凝固系検査、化学的検査、尿分析または尿化学検査についての結果から示される明確な差はなかった。GLP−1/FDKPの投与による潜在毒性を有することを測定した組織に、肉眼的所見や組織病理学的所見はなかった。   There was no clear difference between rats receiving vehicle and rats receiving air control, as indicated by results for hematology, coagulation, chemistry, urinalysis, or urine chemistry . There were no gross or histopathological findings in the tissues measured to have potential toxicity due to administration of GLP-1 / FDKP.

実施例16
サルの肺内吸入により28日間投与されたGLP−1/FDKPの毒物動態学
この試験は、少なくとも4週間、吸入により毎日投与されたGLP−1/FDKPの毒性および毒物動態学を評価したものである。作用の可逆性、持続性または遅延性の発現を評価するために、4週間の回復期間を設けた。
Example 16
Toxicology of GLP-1 / FDKP administered for 28 days by pulmonary inhalation of monkeys This study evaluated the toxicity and toxicokinetics of GLP-1 / FDKP administered daily by inhalation for at least 4 weeks. is there. In order to assess the reversible, sustained or delayed onset of action, a 4 week recovery period was provided.

動物は、以下投与の内の1つの投与を受けた:群1:対照(空気)、群2:3.67mg/kg/日のFDKP粒子、群3:0.3mg/kg/日のGLP−1/FDKP(0.045mg/kg/日のGLP−1)、群4:1mg/kg/日のGLP−1/FDKP(0.15mg/kg/日のGLP−1)、または群5:2.6mg/kg/日のGLP−1/FDKP(0.39mg/kg/日のGLP−1)。42体のカニクイザルを2群に分けた:主要試験(n=3/性別/群)および群1、2および5の回復(n=2/性別/群)。群1:空気対照、群2:FDKP(約4mg/kg/日)、群3:0.3mg/kg/日のGLP−1/FDKP(低用量)、群4:.0mg/kg/日のGLP−1/FDKP(中用量)、群5:2.6mg/kg/日のGLP−1/FDKP(高用量)。通常通り、サル試験においては、高用量および対照のみを回復期に評価した。   The animals received one of the following doses: group 1: control (air), group 2: 3.67 mg / kg / day of FDKP particles, group 3: 0.3 mg / kg / day of GLP- 1 / FDKP (0.045 mg / kg / day GLP-1), group 4: 1 mg / kg / day GLP-1 / FDKP (0.15 mg / kg / day GLP-1), or group 5: 2 .6 mg / kg / day GLP-1 / FDKP (0.39 mg / kg / day GLP-1). Forty-two cynomolgus monkeys were divided into two groups: main study (n = 3 / sex / group) and recovery of groups 1, 2 and 5 (n = 2 / sex / group). Group 1: Air control, Group 2: FDKP (about 4 mg / kg / day), Group 3: 0.3 mg / kg / day GLP-1 / FDKP (low dose), Group 4:. 0 mg / kg / day GLP-1 / FDKP (medium dose), group 5: 2.6 mg / kg / day GLP-1 / FDKP (high dose). As usual, in the monkey study, only high doses and controls were evaluated during recovery.

動物を、死亡率および羅病率について1日2回観察し、そして少なくとも1日1回、異常および毒性の徴候について投与の30分後に観察した。体重データを毎週収集し、質的な摂食状態について毎日評価した。血液を、Day1、28、56に毒物動態学について採集した。3体の動物/性別/群については、Day29に麻酔をかけ、体重を測定し、全血を採取し、次いで剖検を行った。群1、2、5(n=2/性別/群)の残りの動物については、Day57に麻酔をかけ、重量を測定し、全血を採取し、次いで剖検を行った。剖検において、選択した臓器の重量を測定し、選択した組織を集めて保存した。各動物からのすべての組織は、顕微鏡による検査を行った。   Animals were observed twice daily for mortality and morbidity, and at least once daily for abnormal and toxic signs 30 minutes after dosing. Body weight data was collected weekly and evaluated daily for qualitative feeding status. Blood was collected for toxicokinetics at Day 1, 28, 56. For three animals / sex / group, Day 29 was anesthetized, body weight was measured, whole blood was collected, and then necropsy was performed. For the remaining animals in Groups 1, 2, 5 (n = 2 / sex / group), Day 57 was anesthetized, weighed, whole blood was collected, and then necropsied. At necropsy, selected organs were weighed and selected tissues were collected and stored. All tissues from each animal were examined by microscopy.

すべての群にわたって体重の変化が認められる場合があったが、体重に対する投与関連の作用は認められなかった。一般に、すべての動物は、試験期間を通して体重を維持したか、もしくは軽微な体重増加が生じた。軟らかい糞便または液状の糞便の発現率および頻度は、高用量でより高くなることが認められた。Day29(投与最終日)の高用量の雌の乳酸脱水素酵素(LDH)およびアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)の中程度の増加を除いて、投与に関連すると考えられる臨床化学パラメーターで示される有意な変化はなかった(表7参照)。また、LDHの濃度は、雄性においてはほとんど上昇しなかった。これらの変化は、回復期間終了時までに消失し、肝臓におけるいずれの顕微鏡的所見とも相関していなかった。高用量雌性群のAST濃度の変化は、主に5体の動物の内の1匹によるものであった。   There were cases where body weight changes were observed across all groups, but there were no dose-related effects on body weight. In general, all animals maintained body weight throughout the study period or experienced a slight weight gain. The incidence and frequency of soft or liquid stool was found to be higher at higher doses. Significantly shown by clinical chemistry parameters considered relevant for administration, except for moderate increases in Day 29 (last day of administration) high dose female lactate dehydrogenase (LDH) and aspartate aminotransferase (AST) There was no change (see Table 7). The concentration of LDH hardly increased in males. These changes disappeared by the end of the recovery period and did not correlate with any microscopic findings in the liver. The change in AST concentration in the high dose female group was primarily due to one of five animals.

2.6mg/kg/日のGLP−1/FDKPまでの用量濃度において、いずれの投与関連の肉眼的変化や組織学的変化の形跡も認められなかった。GLP−1/FDKPは、著しい臨床徴候や、体重、摂食量、血液学的検査、尿分析、インスリン解析、検眼鏡検査、ECG、2.6mg/kg/日までのGLP−1/FDKP(0.39mg/kg/日のGLP−1)の用量で認められる肉眼的変化や顕微鏡的変化に対する作用が認められず、忍容性は良好だった。また、1日最高30分間の28日間の最高3.67mg/kg/日の推定達成用量でのFDKPの吸入投与は、いかなる毒性とも関連していなかった。 At dose concentrations up to 2.6 mg / kg / day GLP-1 / FDKP, there was no evidence of any administration-related gross or histological changes. GLP-1 / FDKP has significant clinical signs, body weight, food intake, hematology, urine analysis, insulin analysis, ophthalmoscopic examination, ECG, GLP-1 / FDKP up to 2.6 mg / kg / day (0 It was well tolerated with no effects on gross or microscopic changes observed at a dose of .39 mg / kg / day GLP-1). Also, inhalation administration of FDKP at an estimated achieved dose of up to 3.67 mg / kg / day for 28 days for up to 30 minutes per day was not associated with any toxicity.

用量の関数としてのGLP−1およびFDKPのCmaxおよびAUClastの用量関連の増加が、Day1の雄性および雌性のサルにおいて認められた。検討された用量範囲にわたり、AUClastではなくGLP−1のCmaxにおいて、Day28に雄性および雌性の両方のサルの用量を増加させるにつれて、用量に比例した増加が認められなかった。2.6mg/kg/日のGLP−1/FDKPのGLP−1の最高血中濃度の平均値は、雄性で259pg/mLおよび雌性で164pg/mLだった。血漿中GLP−1濃度は、0.6時間から2.5時間の排出半減期で、低下した。高用量の場合、GLP−1についての平均AUC値は、雄性で103pghr/mLおよび雌性で104pghr/mLだった。低用量の場合、AUC値およびCmax値については、雌性サルの方が雄性サルよりも高い値を示した。2.6mg/kg/日のGLP−1/FDKPでのFDKPの最高濃度の平均値は、雄性で1800ng/mLおよび雌性で1900pg/mLだった。 A dose related increase in C max and AUC last for GLP-1 and FDKP as a function of dose was observed in Day1 male and female monkeys. Over the considered dose range, in the C max of AUC in last without GLP-1, as increasing the dose of both male and female monkeys to Day 28, an increase in proportion to the dose was observed. The mean maximum GLP-1 blood concentration of 2.6 mg / kg / day GLP-1 / FDKP was 259 pg / mL for males and 164 pg / mL for females. Plasma GLP-1 concentrations decreased with elimination half-lives of 0.6 to 2.5 hours. For high doses, the mean AUC values for GLP-1, was 104pg * hr / mL at 103pg * hr / mL and female in male. At low doses, female monkeys showed higher values than male monkeys for AUC and Cmax values. The mean maximum FDKP concentration at 2.6 mg / kg / day of GLP-1 / FDKP was 1800 ng / mL for males and 1900 pg / mL for females.

結論として、1日最高30分間で28日間投与された最高2.6mg/kg/日のGLP−1/FDKPまたは0.39mg/kg/日のGLP−1の推定達成用量でのカニクイザルへのGLP−1/FDKPの吸入投与は、臨床的に忍容性は良好だった。NOAELは、2.6mg/kg/日のGLP−1/FDKP(0.39mg/kg/日のGLP−1)だった。下記の実施例19にて説明するように、第I相試験の最大ヒト用量は、1日につき1.5mgのGLP−1/FDKPまたは約0.021mg/kgのGLP−1(70Kgのヒトを仮定する)となる。さらなる試験の用量は、1日につき3.0mgのGLP−1/FDKPまたは約0.042mg/kgのGLP−1となる。   In conclusion, GLP to cynomolgus monkeys with an estimated achieved dose of up to 2.6 mg / kg / day of GLP-1 / FDKP or 0.39 mg / kg / day of GLP-1 administered for 28 days up to 30 minutes per day The inhalation administration of -1 / FDKP was clinically well tolerated. The NOAEL was 2.6 mg / kg / day GLP-1 / FDKP (0.39 mg / kg / day GLP-1). As described in Example 19 below, the maximum human dose for Phase I studies is 1.5 mg GLP-1 / FDKP or about 0.021 mg / kg GLP-1 (70 Kg human per day). Suppose). Further study doses will be 3.0 mg GLP-1 / FDKP or about 0.042 mg / kg GLP-1 per day.

実施例17
エキセンジン/FDKP製剤の調製
エキセンジン−4/FDKPを、酸性エキセンジン−4ペプチド(配列番号3)溶液をFDKP粒子懸濁液と混合することにより調製した。酸性ペプチド溶液は、2%酢酸に10%(w/w)のペプチドが溶解していた。FDKP懸濁液は、約10%(w/w)のFDKP粒子を含有していた。酸性エキセンジン−4ペプチド溶液を、徐々に混合するようにFDKP粒子懸濁液に添加した。エキセンジン−4/FDKP混合物を25%のアンモニア溶液でpH4.50に徐々に滴定した。次いで混合物を液体窒素中で小球形にして、凍結乾燥した。
Example 17
Preparation of exendin / FDKP formulation Exendin-4 / FDKP was prepared by mixing an acidic exendin-4 peptide (SEQ ID NO: 3) solution with the FDKP particle suspension. In the acidic peptide solution, 10% (w / w) peptide was dissolved in 2% acetic acid. The FDKP suspension contained approximately 10% (w / w) FDKP particles. The acidic exendin-4 peptide solution was added to the FDKP particle suspension so as to mix gradually. The exendin-4 / FDKP mixture was slowly titrated to pH 4.50 with 25% ammonia solution. The mixture was then spheronized in liquid nitrogen and lyophilized.

15%エキセンジン−4/FDKP粉剤についての充填に基づくパーセント呼吸可能分画物(充填に基づくパーセントRF)の含有率は36%であり、カートリッジの排出率が99%だった。同様の比率で調製した15%GLP−1/FDKP粉剤は、34%の充填に基づくパーセントRFを示し、カートリッジの排出率が100%だった。   The percent respirable fraction based on filling (percent RF based on filling) for the 15% exendin-4 / FDKP powder was 36% and the cartridge discharge rate was 99%. A 15% GLP-1 / FDKP powder prepared at a similar ratio showed a percent RF based on a fill of 34% and a cartridge ejection rate of 100%.

実施例18
肺内吸入により投与されたエキセンジン/FDKPの薬物動態
各種濃度のエキセンジン−4/FDKP製剤における、肺内経路を経た複数回投与後のエキセンジン−4(GLP−1類似体)の薬力学的および薬物動態プロファイルを検討するための反復投与予備的毒性試験が進行中である。
Example 18
Pharmacokinetics of exendin / FDKP administered by pulmonary inhalation Pharmacokinetics and drugs of exendin-4 (GLP-1 analog) after multiple administrations via pulmonary route in various concentrations of exendin-4 / FDKP formulations Repeated dose preliminary toxicity studies are underway to investigate kinetic profiles.

ラットおよびサルの28日間の試験を実施する。エキセンジン/FDKPは、吸入経路により毎日投与する。動物に28日間の投与を行う試験において、一部の動物は投与計画の直後に屠殺するが、他の動物には、屠殺前に最高1ヵ月間の回復期間を設ける。すべての動物は、毒性の臨床徴候や、エキセンジン−4、グルコース、インスリンの血液濃度を含む各種生理学的パラメーターや、臓器重量、各種臓器の臨床病理検査および組織検査について評価する。   Rats and monkeys are tested for 28 days. Exendin / FDKP is administered daily by the inhalation route. In studies where animals are dosed for 28 days, some animals are sacrificed immediately after the regimen, while others have a recovery period of up to 1 month prior to sacrifice. All animals will be evaluated for clinical signs of toxicity, various physiological parameters including blood concentrations of exendin-4, glucose, insulin, organ weights, clinical pathology and histology of various organs.

最初の試験群は、2つの対照群を有する1群につき5体の動物からなり、空気およびエキセンジンが静脈内投与される。肺内吸入群が6群あり、5%、10%、15%、20%、25%および30%のエキセンジン負荷(w/w)でエキセンジン/FDKPの約2.0mgの用量を投与した。8時間目の時点まで血糖濃度およびエキセンジン濃度について全血を採集した。   The first test group consists of 5 animals per group with 2 control groups, with air and exendin administered intravenously. There were 6 pulmonary inhalation groups, and an exendin / FDKP dose of approximately 2.0 mg was administered at 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30% exendin load (w / w). Whole blood was collected for blood glucose and exendin concentrations until the 8th hour.

データ(Cmax、T1/2、Tmax)を収集し、それにより、エキセンジン/FDKP製剤がGLP−1/FDKPと同等かもしくは良好な薬物動態を有することを実証する。 Data (C max , T 1/2 , T max ) are collected, thereby demonstrating that the exendin / FDKP formulation has comparable or better pharmacokinetics than GLP-1 / FDKP.

実施例19
肺内吸入により投与されたラットにおけるGLP−1/xDKPの薬物動態
異なるDKPがGLP−1/FDKP製剤の薬物動態プロファイルに影響を及ぼし得るのかどうかを決定するために、各種GLP−1/xDKP製剤を、本明細書と同日付で出願された"Asymmetrical FDKP Analogs for Use as Drug Delivery Agents"という名称の米国仮特許出願(その全体が本明細書に組み込まれる(米国代理人側整理番号51300−00041))に開示されたように調製した。
Example 19
GLP-1 / xDKP pharmacokinetics in rats administered by pulmonary inhalation . To determine whether different DKP can affect the pharmacokinetic profile of GLP-1 / FDKP formulations, various GLP-1 / xDKP formulations Is a US provisional patent application entitled “Asymmetrical FDKP Analogs for Use as Drug Delivery Agents” filed on the same date as this specification (incorporated herein in its entirety (US Attorney Docket No. 51300-00041). )).

試験は、1群につき5体の動物からなる6投与群に分割されたラットで実施した。対照群(n=3)には、液体滴下注入によりGLP−1を投与した。また、GLP−1/FDKP(0.3mgのGLP−1)を肺内吸入により投与し、第2対照として使用した。GLP−1/xDKP投与群の各群には、10%および15%のGLP−1を負荷した約2.0mg用量のxDKPで、肺内吸入によりGLP−1/xDKP製剤を投与した。使用したxDKPは、((E)−3−(4−(3,6−ジオキソピペラジン−2−イル)ブチルカルバモイル)―アクリル酸)、(3,6−ビス(4−カルボキシプロピル)アミドブチル−2,5−ジケトピペラジン)および((E)−3,6−ビス(4−(カルボキシ−2−プロペニル)アミドブチル)−2,5−ジケトピペラジンジナトリウム塩)の負荷物であった。全血を、投与の5、10、20、30、45、60分後および最高90分後にGLP−1濃度の評価のために採集した。   The study was performed on rats divided into 6 dose groups consisting of 5 animals per group. A control group (n = 3) was administered GLP-1 by liquid instillation. GLP-1 / FDKP (0.3 mg GLP-1) was administered by pulmonary inhalation and used as a second control. Each group of GLP-1 / xDKP administration groups was administered the GLP-1 / xDKP formulation by pulmonary inhalation at about 2.0 mg dose of xDKP loaded with 10% and 15% GLP-1. The xDKP used was ((E) -3- (4- (3,6-dioxopiperazin-2-yl) butylcarbamoyl) -acrylic acid), (3,6-bis (4-carboxypropyl) amidobutyl- 2,5-diketopiperazine) and ((E) -3,6-bis (4- (carboxy-2-propenyl) amidobutyl) -2,5-diketopiperazine disodium salt). Whole blood was collected for assessment of GLP-1 concentration at 5, 10, 20, 30, 45, 60 minutes and up to 90 minutes after administration.

実施例20
健康な成人男性被験者におけるGLP−1/FDKP吸入粉剤の第1a相、単回、非盲検、漸増用量、比較対照安全性および忍容性試験
GLP−1は、静脈内(iv)または皮下(sc)注入によって、あるいは複数の皮下注射によって投与される場合、ヒトの高血糖を制御することが示されている。ホルモンの半減期が極めて短いため、連続皮下注入または複数の毎日の皮下注射が必要とされる。これらの経路のいずれも、長期にわたる臨床用途としては実際的ではない。動物の実験により、GLP−1が吸入により投与される場合は治療レベルが達成され得ることが明らかになった。
Example 20
Phase 1a of GLP-1 / FDKP inhalation powder in healthy adult male subjects, single, open label, escalating dose, controlled safety and tolerability study GLP-1 was administered intravenously (iv) or subcutaneously ( sc) has been shown to control human hyperglycemia when administered by infusion or by multiple subcutaneous injections. Due to the extremely short half-life of the hormone, continuous subcutaneous injection or multiple daily subcutaneous injections are required. Neither of these routes is practical for long-term clinical use. Animal experiments have shown that therapeutic levels can be achieved when GLP-1 is administered by inhalation.

GLP−1の作用のいくつかには、胃排出の減少や、満腹感の上昇、不適切なグルカゴン分泌の抑制が含まれ、食事の開始時に放出されるGLP−1の群発と関連があると思われる。GLP−1のこの早期の急増をGLP−1/FDKP吸入粉剤で補うことにより、糖尿病動物の薬力学的反応を誘発することができる。さらに、インスリン分泌の増加に関連する天然のGLP−1の後期の急増は、GLP−1/FDKP吸入粉剤の食後投与によって模倣することができる。   Some of the effects of GLP-1 include decreased gastric emptying, increased satiety, inappropriate suppression of glucagon secretion, and are associated with a cluster of GLP-1 released at the start of the meal Seem. By supplementing this early surge in GLP-1 with GLP-1 / FDKP inhalation powder, a pharmacodynamic response in diabetic animals can be induced. Furthermore, the late surge in native GLP-1 associated with increased insulin secretion can be mimicked by postprandial administration of GLP-1 / FDKP inhalation powder.

GLP−1/FDKP吸入粉剤の第1a相臨床試験は、ヒト被験者で初めての新規な吸入血糖コントロール治療用産物の選択用量の安全性および忍容性をテストするように設計される。投与には、以前にテストされたMedTone(登録商標)吸入器を使用する。この臨床試験の主要な目的は、安全で、忍容性があり、且つ有効性および安全性の証拠を確立するためのさらなる臨床試験に使用可能な肺内吸入によって、GLP−1/FDKP吸入粉剤の用量の範囲を同定することである。第1a相臨床試験のために選択する用量は、ラットおよび霊長類の、上記の実施例に記載されたGLP−1/FDKP吸入粉剤の非臨床試験からの動物での安全性の結果に基づく。   The Phase 1a clinical trial of GLP-1 / FDKP inhalation powder is designed to test the safety and tolerability of selected doses of the first novel inhaled glycemic control therapeutic product in human subjects. For administration, a previously tested MedTone® inhaler is used. The primary objective of this clinical trial is to provide a GLP-1 / FDKP inhalation powder by intrapulmonary inhalation that is safe, tolerable, and can be used for further clinical trials to establish evidence of efficacy and safety To identify a range of doses. The dose selected for the phase 1a clinical trial is based on the safety results in animals from the non-clinical trials of GLP-1 / FDKP inhalation powder described in the above examples in rats and primates.

26人の被験者は5つのコホートに組み入れられ、その内で、コホート1および2の各群の最高で4人の評価可能な被験者、ならびにコホート3〜5の各群の最高で6人の評価可能な被験者が、適格基準を満たし、臨床試験を完了した。各被験者には、以下の投与濃度で、GLP−1/FDKP吸入粉剤としてグルカゴン様ペプチド1(GLP−1)が1回投与された:コホート1:0.05mg、コホート2:0.45mg、コホート3:0.75mg、コホート4:1.05mg、およびコホート5:1.5mgのGLP−1。脱落の補充は行わなかった。これらの投与量では、体重を70kgと仮定する。当業者は、上記で開示された試験に基づいて、さらなる投与量濃度を決定することができる。   26 subjects were enrolled in 5 cohorts, of which up to 4 evaluable subjects in each group of cohorts 1 and 2 and up to 6 evaluable subjects in each group of cohorts 3-5 Subjects met eligibility criteria and completed clinical trials. Each subject received one dose of glucagon-like peptide 1 (GLP-1) as a GLP-1 / FDKP inhalation powder at the following dose concentrations: cohort 1: 0.05 mg, cohort 2: 0.45 mg, cohort 3: 0.75 mg, Cohort 4: 1.05 mg, and Cohort 5: 1.5 mg of GLP-1. The dropout was not replenished. For these doses, the body weight is assumed to be 70 kg. One of ordinary skill in the art can determine additional dosage concentrations based on the tests disclosed above.

この試験の目的は、健康な成体男性被験者のGLP−1/FDKP吸入粉剤の漸増投与の安全性および忍容性を決定することである。変数に対する薬理学的作用または有害作用をモニターすることによって決定されるGLP−1/FDKP吸入粉剤の漸増投与の忍容性が評価され、その変数としては、報告された有害事象(AE)や、バイタルサイン(vital signs)、理学的検査、臨床検査、心電図(ECG)が挙げられる。   The purpose of this study is to determine the safety and tolerability of increasing doses of GLP-1 / FDKP inhalation powder in healthy adult male subjects. The tolerability of increasing doses of GLP-1 / FDKP inhalation powder as determined by monitoring pharmacological or adverse effects on the variables was assessed, including reported adverse events (AE), Examples include vital signs, physical examination, clinical examination, and electrocardiogram (ECG).

第2の目的は、さらなる安全性および薬物動態パラメーターを評価することである。これらにはさらなる安全性パラメーターが含まれ、それには、肺および他のAEの発現率や、1回目の来院(スクリーニング)と3回目の来院(フォローアップ)との間の肺機能の変化;AUC0−120(min)の血漿GLP−1およびAUC0−480minの血清FDKPにより測定される、GLP−1/FDKP吸入粉剤の投与後の血漿GLP−1および血清フマリルジケトピペラジン(FDKP)の薬物動態学的(PK)パラメーターが含まれ、血漿GLP−1のさらなるPKパラメーターとしてはtmax血漿GLP−1、Cmax血漿GLP−1およびT1/2血漿GLP−1等が挙げられる。血清FDKPのさらなるPKパラメーターとしては、Tmax血清FDKP、Cmax血清FDKPおよびT1/2血清FDKPが挙げられる。 The second objective is to evaluate additional safety and pharmacokinetic parameters. These include additional safety parameters, including the incidence of lung and other AEs and changes in lung function between the first visit (screening) and the third visit (follow-up); AUC Plasma GLP-1 and serum fumaryl diketopiperazine (FDKP) following administration of GLP-1 / FDKP inhalation powder as measured by 0-120 (min) plasma GLP-1 and AUC 0-480 min serum FDKP Pharmacokinetic (PK) parameters are included, and additional PK parameters for plasma GLP-1 include t max plasma GLP-1, C max plasma GLP-1 and T 1/2 plasma GLP-1. Additional PK parameters for serum FDKP include T max serum FDKP, C max serum FDKP and T 1/2 serum FDKP.

試験の評価項目は、試験の被験者集団において決定される以下の薬理学的パラメーターおよび安全性パラメーターの比較に基づく。主要評価項目としては、以下のものが挙げられる。安全性評価項目は、報告されたAEの発現率および重症度に基づいて評価され、その項目としては、咳嗽および呼吸困難、悪心および/または嘔吐、ならびにスクリーニング時からのバイタルサイン、臨床検査値、理学検査値の変化が挙げられる。2次的評価項目としては、血漿GLP−1および血清FDKP(AUC0−120(min)の血漿GLP―1およびAUC0−480minの血清FDKP)のPK素因;血漿GLP−1のさらなるPKパラメーター(Tmax血漿GLP−1、Cmax血漿GLP−1、T1/2血漿GLP−1);血清FDKPのさらなるPKパラメーター(Tmax血清FDKP、Cmax血清FDKP);さらなる安全性パラメーター(肺機能検査(PFT))やECGが挙げられる。 Study endpoints are based on a comparison of the following pharmacological and safety parameters determined in the study population. The main evaluation items are as follows. Safety endpoints are assessed based on the reported incidence and severity of AEs, including cough and dyspnea, nausea and / or vomiting, and vital signs, clinical laboratory values from screening, A change in the physical examination value can be mentioned. The secondary endpoint, plasma GLP-1 and serum FDKP (AUC 0-120 (min) plasma GLP-1 and AUC 0-480Min serum FDKP of) PK predisposition; additional PK parameters of plasma GLP-1 ( T max plasma GLP-1, C max plasma GLP-1, T 1/2 plasma GLP-1); additional PK parameters of serum FDKP (T max serum FDKP, C max serum FDKP); additional safety parameters (pulmonary function test) (PFT)) and ECG.

第1a相単回投与試験は、非盲検の漸増投与構造および設計戦略を組み込むものであって、それは、治験薬(IMP)の安全性および忍容性を決定するための21CFR312、医薬品の臨床試験の実施に関する基準(Good Clinical Practice):統合されたガイダンス(Consolidated Guidance)(ICH−E6)および臨床試験の一般指針(Guidance on General Considerations for Clinical Trials)(ICH−E8)についてのガイダンスに合致している。   The Phase 1a single dose trial incorporates an open-label, incremental dose structure and design strategy, which includes 21 CFR 312 to determine the safety and tolerability of investigational drugs (IMPs) Good Clinical Practice: Conforms to guidance on Consolidated Guidance (ICH-E6) and Guidance on General Considerations for Clinical Trials (ICH-E8) ing.

臨床試験は、3回の病院来院からなる:1)1回のスクリーニング来院(1回目の来院)、2)1回の投与来院(2回目の来院)、および3)来院2の8〜14日後の1回のフォローアップ来院(3回目の来院)。GLP−1/FDKP吸入粉剤の単回投与は、2回目の来院時に行われる。   The clinical trial consists of 3 hospital visits: 1) one screening visit (first visit), 2) one administration visit (second visit), and 3) 8-14 days after Visit 2 1 follow-up visit (3rd visit). A single dose of GLP-1 / FDKP inhalation powder is administered at the second visit.

この臨床試験は、各コホートの安全性パラメーターを評価する。次の用量濃度が投与される予定のコホートは、1回目または前の用量についてのすべての安全性および忍容性データの検討が治験総括医師(PI)によって実施されるまでは、投与されない。被験者の安全性を確保するために、半時間の投与遅延時間が各コホートの被験者間で設けられる。コホートの中の3人以上の被験者が重度の悪心および/または嘔吐を発現するか、もしくは最大投与量に達した場合、あるいはPIの判断で、投与を中止することができる。   This clinical trial will assess the safety parameters of each cohort. The cohort that will receive the next dose concentration will not be administered until all safety and tolerability data reviews for the first or previous dose have been performed by the investigator (PI). In order to ensure subject safety, a half hour dosing delay is provided between subjects in each cohort. Dosing can be discontinued when 3 or more subjects in the cohort develop severe nausea and / or vomiting or when the maximum dose is reached, or at the discretion of PI.

GLP−1/FDKP吸入粉剤の5種の用量(0.05、0.45、0.75、1.05および1.5mgのGLP−1)を評価する。すべての用量に対応するために、調製したGLP−1/FDKPは、FDKP吸入粉剤と混合する。そのまままたは適切な量のFDKP吸入粉剤と混合し、GLP−1/FDKP吸入粉剤(GLP−1/FDKPの重量に対して15%の重量)からなる10mgの乾燥粉末を含有する単回投与カートリッジを用いて、GLP−1の所望の用量(0.05mg、0.45mg、0.75mg、1.05mg、1.5mg)を得る。1.最初の2つの最低投与濃度を各4人の被験者の2つのコホートで評価し、3つの高用量濃度を各6人の被験者の3つのコホートで評価する。各被験者は、評価すべき5種の投与濃度の内の1種で、1回のみの投与を受ける。GLP−1(活性および全体)およびFDKPの測定値のための採血に加えて、試料を、グルカゴン、グルコース、インスリンおよびC−ペプチドの決定のために採取する。   Five doses of GLP-1 / FDKP inhalation powder (0.05, 0.45, 0.75, 1.05 and 1.5 mg GLP-1) are evaluated. To accommodate all doses, the prepared GLP-1 / FDKP is mixed with the FDKP inhalation powder. A single dose cartridge containing 10 mg dry powder consisting of GLP-1 / FDKP inhalation powder (15% by weight of GLP-1 / FDKP) as is or mixed with an appropriate amount of FDKP inhalation powder Used to obtain the desired dose of GLP-1 (0.05 mg, 0.45 mg, 0.75 mg, 1.05 mg, 1.5 mg). 1. The first two lowest dose concentrations are evaluated in 2 cohorts of 4 subjects each, and 3 high dose concentrations are evaluated in 3 cohorts of 6 subjects each. Each subject receives only one dose at one of the five dose concentrations to be evaluated. In addition to blood collection for GLP-1 (activity and total) and FDKP measurements, samples are taken for determination of glucagon, glucose, insulin and C-peptide.

特許および印刷刊行物への数多くの参照が本明細書の全体にわたってなされている。上記の引用文献および印刷刊行物は、その全体が個別に参照により本明細書に組み込まれる。   Numerous references to patents and printed publications are made throughout this specification. The above cited references and printed publications are hereby incorporated by reference in their entirety.

特に明記しない限り、明細書および特許請求の範囲で使用される、成分の量、分子量等の性質、反応条件、その他を表すすべての数は、「約」という用語によりすべての事例において変更されるものと理解される。従って、そうでないと明記されない限り、以下の明細書および添付の請求の範囲に記載される数値的パラメーターは、本発明により得られる筈の所望の特性に応じて変化し得る近似値である。最低限でも、均等論の適用を特許請求の範囲に制限しようとするものとしてではなく、各数値的パラメーターは、少なくとも報告された有効数字の数に鑑み、そして通常の丸めの手法を適用することによって解釈されなければならない。本発明の幅広い範囲を記載する数値の範囲およびパラメーターは近似値であるにも関わらず、具体例に記載される数値はできるだけ正確に報告している。しかしながら、いかなる数値も、本質的に、それぞれの試験測定値に認められる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含むものである。   Unless otherwise stated, all numbers representing the amount of ingredients, properties such as molecular weight, reaction conditions, etc. used in the specification and claims are modified in all cases by the term “about”. Understood. Accordingly, unless specified otherwise, the numerical parameters set forth in the following specification and appended claims are approximations that may vary depending on the desired properties of the soot obtained by the present invention. At a minimum, rather than trying to limit the application of the doctrine to the scope of the claims, each numerical parameter should at least take into account the number of significant figures reported and apply normal rounding techniques. Must be interpreted by. Although the numerical ranges and parameters describing the broad scope of the invention are approximate, the numerical values set forth in the examples are reported as accurately as possible. Any numerical value, however, inherently contains certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements.

本発明の範囲および精神を逸脱することなく、本明細書に開示される本発明に対して様々な態様および変更をなすことができるということは、当業者には容易に明らかである。   It will be readily apparent to those skilled in the art that various aspects and modifications can be made to the invention disclosed herein without departing from the scope and spirit of the invention.

本明細書で使用される場合、「1つの」(「a」または「an」)という語の使用が、請求の範囲および/または明細書で「含む(comprising)」という用語と共に使用される場合、「1つ」を意味し得るが、それはまた、「1つ以上」、「少なくとも1つ」および「1つまたは2つ以上」の意味にも一致する。   As used herein, the use of the word “a” (“a” or “an”) is used in conjunction with the term “comprising” in the claims and / or specification. , May mean “one”, but it also matches the meaning of “one or more”, “at least one” and “one or more”.

本願明細書に記載されるいかなる方法または組成物も、本明細書に記載される他の方法または組成物に関して実施し得るものと考えられる。   It is contemplated that any method or composition described herein can be implemented with respect to other methods or compositions described herein.

請求項における「または」という用語の使用は、明示的に代替物だけを意味することを示していない限り、あるいは代替物が互いに矛盾しない限り「および/または」を意味するために用いられる。   The use of the term “or” in the claims is used to mean “and / or” unless the context clearly indicates that only the alternative is meant, or unless the alternatives contradict each other.

本出願の全体にわたって、「約」という用語は、値が、その値を決定するために使用される装置または方法の誤差の標準偏差を含むことを示すために用いられる。   Throughout this application, the term “about” is used to indicate that a value includes the standard deviation of error for the device or method being used to determine the value.

他の本発明の目的、特徴および利点は、上記記述および実施例ならびに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。しかしながら、本発明の精神および範囲の中の様々な改変と変更がこの詳細な説明から当業者に明らかとなるので、詳細な説明および具体例は、本発明の特定の態様を示すと共に、例示目的として提供されているということを理解すべきである。   Other objects, features and advantages of the present invention will be apparent from the above description and examples, and from the claims. However, since various modifications and changes within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art from this detailed description, the detailed description and specific examples, while indicating specific embodiments of the invention, are intended for purposes of illustration. It should be understood that it is provided as

参考文献
以下の参考文献は、本明細書に記載されるものに対する例示的な手順または他の詳細の補足となる程度まで、本明細書に参照により具体的に組み込まれる。
References The following references are specifically incorporated herein by reference to the extent that they are illustrative procedures or other details supplements to those described herein.

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図1A:GLP−1の遠紫外円偏光二色性(CD)は、濃度が増加するにつれて、ペプチドの2次構造が、大部分が構造化されていない立体配座からヘリカル構造に変化することを示す。図1B:近紫外CDは、ペプチドの濃度の増加と共に3次構造が増大することを示し、それはGLP−1が自己会合することを示唆している。FIG. 1A: Far-UV circular dichroism (CD) of GLP-1 indicates that as the concentration increases, the secondary structure of the peptide changes from a largely unstructured conformation to a helical structure. Indicates. FIG. 1B: Near-UV CD shows that tertiary structure increases with increasing peptide concentration, suggesting that GLP-1 self-associates. 図1C:280nmでのトリプトファンの励起により生じる各種濃度(pH4、20℃)のGLP−1の蛍光放射。図1D:各種濃度(pH4、20℃)におけるGLP−1の透過型FTIR。FIG. 1C: Fluorescence emission of GLP-1 at various concentrations (pH 4, 20 ° C.) generated by tryptophan excitation at 280 nm. FIG. 1D: Transmission type FTIR of GLP-1 at various concentrations (pH 4, 20 ° C.). 図2A:1.0mg/mLのGLP−1の遠紫外CDは、塩の濃度が増加すると、GLP−1の不規則構造がより規則的なα−ヘリックス構造に変わることを示している。図2B:1.0mg/mLのペプチドの近紫外CDは、NaCl濃度の増大によってもGLP−1の3次構造が増大することを示す。FIG. 2A: Far UV CD of 1.0 mg / mL GLP-1 shows that as the salt concentration increases, the disordered structure of GLP-1 changes to a more regular α-helix structure. FIG. 2B: Near UV CD of 1.0 mg / mL peptide shows that the tertiary structure of GLP-1 also increases with increasing NaCl concentration. 図2C:280nmでのトリプトファンの励起後の各種のNaCl濃度(pH4、20℃)における1.0mg/mLのGLP−1の内部蛍光放射。図2D:各種イオン強度(pH4、20℃)での10mg/mLのGLP―1の3次構造解析。FIG. 2C: Internal fluorescence emission of 1.0 mg / mL GLP-1 at various NaCl concentrations (pH 4, 20 ° C.) after tryptophan excitation at 280 nm. FIG. 2D: Tertiary structure analysis of 10 mg / mL GLP-1 at various ionic strengths (pH 4, 20 ° C.). 図3A:近紫外CDは、温度の上昇と共にGLP−1オリゴマーが分離することを示している。図3B:各種温度(pH4)における10mg/mLのGLP−1の構造解析。FIG. 3A: Near-UV CD shows that GLP-1 oligomers separate with increasing temperature. FIG. 3B: Structural analysis of 10 mg / mL GLP-1 at various temperatures (pH 4). 図3C:各種温度(pH4)における0.05mg/mLのGLP−1の構造解析。FIG. 3C: Structural analysis of 0.05 mg / mL GLP-1 at various temperatures (pH 4). 図4A:各種pH(20℃)での10mg/mLのGLP−1の遠紫外CD。図4B:pH7.6におけるスペクトルの増大により、濃度の低下の結果としてGLP−1の2次構造が不規則になることが明らかにされる。FIG. 4A: Far UV CD of 10 mg / mL GLP-1 at various pH (20 ° C.). FIG. 4B: The increase in the spectrum at pH 7.6 reveals that the secondary structure of GLP-1 becomes irregular as a result of the decrease in concentration. 図5。HPLCによって示されるアミド分解および酸化に対する1mg/mLのGLP−1の耐性。FIG. Resistance of 1 mg / mL GLP-1 to amidolysis and oxidation as shown by HPLC. 図6A〜6B。1.5および9.4mg/mLのGLP−1(pH4)の3次構造における撹拌の効果。近紫外CD(図6A)およびGLP−1の蛍光放射(図6B)は、両方とも、GLP−1ペプチドの3次構造が、撹拌のためには有意に変化しないことを示している。6A-6B. Effect of stirring on the tertiary structure of 1.5 and 9.4 mg / mL GLP-1 (pH 4). Near-UV CD (FIG. 6A) and GLP-1 fluorescence emission (FIG. 6B) both indicate that the tertiary structure of the GLP-1 peptide does not change significantly due to agitation. 1.6、5.1および8.4mg/mLのGLP−1(pH4)の3次構造に対する10回の凍結融解サイクルの効果。近紫外CD(図7A)およびGLP−1の蛍光放射(図7B)は、両方とも、ペプチドの3次構造が、複数の凍結融解サイクルにより顕著に変化しないことを示す。Effect of 10 freeze-thaw cycles on the tertiary structure of GLP-1 (pH 4) at 1.6, 5.1 and 8.4 mg / mL. Near-UV CD (FIG. 7A) and GLP-1 fluorescence emission (FIG. 7B) both indicate that the tertiary structure of the peptide does not change significantly with multiple freeze-thaw cycles. 遠紫外CDによる10mg/mLのGLP−1(pH4)の2次構造に対する11回の凍結融解サイクルの効果を示す同様の実験を実施した(図7C)。A similar experiment was performed showing the effect of 11 freeze-thaw cycles on the secondary structure of 10 mg / mL GLP-1 (pH 4) by far UV CD (FIG. 7C). 塩の試験。pHおよびNaCl濃度の関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線(図8A)。図8B:pHおよびNaCl濃度の関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。Salt test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and NaCl concentration (FIG. 8A). FIG. 8B: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted FDKP-free control sample as a function of pH and NaCl concentration. 界面活性剤の試験。pHおよび界面活性剤の関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線(図9A)。図9B:pHおよび添加された界面活性剤の関数としての、再組成されたFDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。Surfactant test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and surfactant (FIG. 9A). FIG. 9B: Represents the amount of GLP-1 detected in a control sample without reconstituted FDKP as a function of pH and added surfactant. イオンの試験。pHおよびイオンの関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線。負荷は、5mg/mLのFDKPおよび0.25mg/mLのGLP−1で行った(図10Aおよび10C)。Ion test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and ion. Loading was performed with 5 mg / mL FDKP and 0.25 mg / mL GLP-1 (FIGS. 10A and 10C). 図10Bおよび10D:pH、イオンおよび1MのNaClの関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。FIGS. 10B and 10D: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted, FDKP-free control sample as a function of pH, ion and 1M NaCl. オスモライトの試験。一般の安定剤の存在下でのpHの関数としてのGLP―1/FDKPについての負荷曲線(オスモライト;図11A)。図11B:pHおよびオスモライトの関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP―1の量を表す。Osmolite test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH in the presence of common stabilizers (osmolite; FIG. 11A). FIG. 11B: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted FDKP-free control sample as a function of pH and osmolyte. カオトロープ/リオトロープの試験。pH3.0(図12A)およびpH4.0(図12C)でのカオトロープまたはリオトロープの濃度の関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線。Chaotrope / liotrope test. Load curve for GLP-1 / FDKP as a function of chaotrope or lyotrope concentration at pH 3.0 (FIG. 12A) and pH 4.0 (FIG. 12C). 図12Bおよび12D:各種のカオトロープまたはリオトロープの存在下における、pHの関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料において検出されたGLP−1の量を表す。12B and 12D: Represents the amount of GLP-1 detected in a reconstituted FDKP-free control sample as a function of pH in the presence of various chaotropes or liotropes. アルコールの試験。pHおよびアルコールの関数としてのGLP−1/FDKPについての負荷曲線。4種のアルコール濃度(各5%v/v、10%v/v、15%v/vおよび20%v/vのアルコール)について評価した(図13A)。図13B:pHおよびアルコール(20%)の関数としての、再組成された、FDKPを含まない対照試料について検出されたGLP−1の量を表す。Alcohol test. Loading curve for GLP-1 / FDKP as a function of pH and alcohol. Four alcohol concentrations (5% v / v, 10% v / v, 15% v / v and 20% v / v alcohol each) were evaluated (FIG. 13A). FIG. 13B: Represents the amount of GLP-1 detected for a reconstituted FDKP free control sample as a function of pH and alcohol (20%). 図14A。GLP−1/FDKP濃度試験からの負荷。FIG. 14A. Load from GLP-1 / FDKP concentration test. 図14B。複数のGLP−1/FDKP製剤の走査型電子顕微鏡(SEM)画像(10000×の拡大倍率)。FIG. 14B. Scanning electron microscope (SEM) images (10000 × magnification) of multiple GLP-1 / FDKP formulations. 図15。複数のGLP−1/FDKP製剤に対するストレスの効果を表す。FIG. Figure 6 represents the effect of stress on multiple GLP-1 / FDKP formulations. 図16A。GLP−1のグリシル化形態(配列番号1)およびアミド化形態(配列番号2)を表す。FIG. 16A. Represents the glycylated form (SEQ ID NO: 1) and amidated form (SEQ ID NO: 2) of GLP-1. 図16B:アプロチニンによるDPPIV活性の阻害。図16C:DPPIV阻害剤によるDPPIV活性の阻害。FIG. 16B: Inhibition of DPPIV activity by aprotinin. FIG. 16C: Inhibition of DPPIV activity by DPPIV inhibitors. 図17。肺洗浄液におけるインキュベーション後のGLP−1の検出。FIG. Detection of GLP-1 after incubation in lung lavage fluid. 血漿中のGLP−1の定量化を表す。図18Aは、血漿の1:2の希釈率における定量化を示す。図18Bは、血漿の1:10の希釈率における定量化を示す。FIG. 6 represents quantification of GLP-1 in plasma. FIG. 18A shows quantification at a 1: 2 dilution of plasma. FIG. 18B shows quantification at a 1:10 dilution of plasma. 図19A。細胞の生存に対するGLP−1およびGLP−1類似体の作用。ラット膵上皮(ARIP)の細胞死に対するGLP−1の作用。FIG. 19A. Effect of GLP-1 and GLP-1 analogs on cell survival. Effect of GLP-1 on rat pancreatic epithelial (ARIP) cell death. 図19B。単剤として、および併用でのGLP−1およびスタウロスポリン(Stau)の存在下におけるアポトーシスの阻害を表すアネキシンV染色。FIG. 19B. Annexin V staining representing inhibition of apoptosis in the presence of GLP-1 and staurosporine (Stau) as a single agent and in combination. 図20。細胞生存度に対する、GLP−1類似体であるエキセンジン−4の作用。FIG. Effect of exendin-4, a GLP-1 analog, on cell viability. 図21。スタウロスポリン誘発性細胞死に対する複数のGLP−1/FDKP製剤の作用。FIG. Effect of multiple GLP-1 / FDKP formulations on staurosporine-induced cell death. 各種濃度のGLP−1/FDKP製剤を使用するラットにおける単回静脈内注射(IV;図22A)および肺内吸入(IS;図22B)を示す薬物動態学的試験。Pharmacokinetic study showing a single intravenous injection (IV; FIG. 22A) and pulmonary inhalation (IS; FIG. 22B) in rats using various concentrations of GLP-1 / FDKP formulation. 投与後2時間(図23A)および6時間(図23B)におけるGLP−1/FDKP製剤を投与したラットの累積的摂食量の減少。Reduction in cumulative food intake of rats administered GLP-1 / FDKP formulation at 2 hours (FIG. 23A) and 6 hours (FIG. 23B) after administration. 図24。雄性肥満ズッカーラットにおける肺内吸入により投与されたGLP−1/FDKPの薬力学的試験。FIG. Pharmacodynamic study of GLP-1 / FDKP administered by intrapulmonary inhalation in male obese Zucker rats. 図25。雄性肥満ズッカーラットにおける肺内吸入により投与されたGLP−1/FDKPの薬力学的試験。FIG. Pharmacodynamic study of GLP-1 / FDKP administered by intrapulmonary inhalation in male obese Zucker rats. 図26。雄性肥満ズッカーラットにおける肺内吸入により投与されたGLP−1/FDKPの薬力学的試験。FIG. Pharmacodynamic study of GLP-1 / FDKP administered by intrapulmonary inhalation in male obese Zucker rats. 図27。雌性ラットにおける肺内吸入により投与された各種GLP−1濃度のGLP−1/FDKPの薬物動態学的試験。FIG. Pharmacokinetic study of GLP-1 / FDKP at various GLP-1 concentrations administered by pulmonary inhalation in female rats. 図28。雌性ラットにおける肺内吸入により投与された各種GLP−1濃度のGLP−1/FDKPの薬物動態学的試験。FIG. Pharmacokinetic study of GLP-1 / FDKP at various GLP-1 concentrations administered by pulmonary inhalation in female rats. 図29。4日間連続で1日1回の肺内吸入により15%GLP−1(0.3mgのGLP−1)を含有するGLP−1/FDKPが投与された雌性ラット(n=10)におけるGLP−1/FDKPの薬力学的試験。Figure 29 in female rats (n = 10) administered GLP-1 / FDKP containing 15% GLP-1 (0.3 mg GLP-1) by pulmonary inhalation once a day for 4 consecutive days Pharmacodynamic test of GLP-1 / FDKP. 図30。4日間連続で1日1回の肺内吸入により15%GLP−1(0.3mgのGLP−1)を含有するGLP−1/FDKPが投与された雌性ラット(n=10)におけるGLP−1/FDKPの薬力学的試験。Figure 30 in female rats (n = 10) administered GLP-1 / FDKP containing 15% GLP-1 (0.3 mg GLP-1) by pulmonary inhalation once daily for 4 consecutive days Pharmacodynamic test of GLP-1 / FDKP. 図31。5日間連続で1日1回(1日につき30分間)経鼻・経口投与によりGLP−1/FDKPが投与されたサルにおけるGLP−1/FDKPの毒物動態学的試験。Figure 31: GLP-1 / FDKP toxicokinetic study in monkeys administered GLP-1 / FDKP by nasal or oral administration once daily for 30 consecutive days (30 minutes per day).

Claims (32)

ジケトピペラジン微小粒子の表面に吸着された天然のGLP−1を含み、前記GLP−1が唯一の治療剤であり、前記ジケトピペラジンは式:2,5−ジケト−3,6−ジ(4−X−アミノブチル)ピペラジンを有するジケトピペラジンであって、式中Xは、スクシニル、グルタリル、マレイルおよびフマリルからなる群から選択される、
ことを特徴とする糖尿病の治療における使用のための吸入可能な乾燥粉末組成物。
Including natural GLP- 1 adsorbed on the surface of diketopiperazine microparticles, wherein GLP- 1 is the only therapeutic agent, and the diketopiperazine has the formula: 2,5-diketo-3,6-di ( 4-X-aminobutyl) piperazine having a diketopiperazine, wherein X is selected from the group consisting of succinyl, glutaryl, maleyl and fumaryl.
An inhalable dry powder composition for use in the treatment of diabetes.
前記ジケトピペラジンが2,5−ジケト−3,6−ジ(4−フマリル−アミノブチル)ピペラジンである、請求項1に記載の乾燥粉末組成物。   The dry powder composition of claim 1, wherein the diketopiperazine is 2,5-diketo-3,6-di (4-fumaryl-aminobutyl) piperazine. 天然のGLP−1を提供するステップ;
粒子形成ジケトピペラジン、ジケトピペラジン微小粒子およびそれらの組み合わせから選択される形態のジケトピペラジンを提供するステップ;および
共通の溶液の形態で前記GLP−1および前記ジケトピペラジンを混合するステップ、を含み、
ジケトピペラジン微小粒子の表面に吸着された天然のGLP−1を含む粒子が形成され、前記GLP−1が唯一の治療剤であり、前記ジケトピペラジンは式:2,5−ジケト−3,6−ジ(4−X−アミノブチル)ピペラジンを有するジケトピペラジンであって、式中Xは、スクシニル、グルタリル、マレイルおよびフマリルからなる群から選択される、
ことを特徴とするジケトピペラジン微小粒子の表面に吸着された天然のGLP−1を含む、糖尿病の治療における使用のための吸入可能な粒子を形成する方法。
Providing native GLP- 1 ;
Step of mixing the GLP 1 Contact and said diketopiperazine in the form of and co-solution; particle forming diketopiperazine, step provides a diketopiperazine in a form selected from diketopiperazine microparticles and combinations thereof Including,
Particles containing natural GLP- 1 adsorbed on the surface of diketopiperazine microparticles are formed, said GLP- 1 being the only therapeutic agent, said diketopiperazine having the formula: 2,5-diketo-3, A diketopiperazine having 6-di (4-X-aminobutyl) piperazine, wherein X is selected from the group consisting of succinyl, glutaryl, maleyl and fumaryl;
A method of forming inhalable particles for use in the treatment of diabetes comprising natural GLP- 1 adsorbed on the surface of diketopiperazine microparticles.
凍結乾燥、濾過または噴霧乾燥によって前記共通の溶液から溶媒を除去することをさらに含む、請求項に記載の方法。 4. The method of claim 3 , further comprising removing the solvent from the common solution by lyophilization, filtration or spray drying. 前記粒子が、前記溶媒を除去する前に形成される、請求項に記載の方法。 The method of claim 4 , wherein the particles are formed prior to removing the solvent. 前記GLP−1が、1μg/mL〜50mg/mLの濃度の天然のGLP−1を含む溶液の形態で提供される、請求項に記載の方法。 The GLP 1 is provided in the form of a solution containing native GLP-1 at a concentration of 1 [mu] g / to 50 mg / mL, process of claim 3. 前記GLP−1が、0.1mg/mL〜10mg/mLの濃度の天然のGLP−1を含む溶液の形態で提供される、請求項に記載の方法。 The GLP 1 is provided in the form of a solution containing native GLP-1 at a concentration of 0.1 mg / to 10 mg / mL, process of claim 3. 前記GLP−1が、0.25mg/mLの濃度の天然のGLP−1を含む溶液の形態で提供される、請求項に記載の方法。 The GLP 1 is provided in the form of a solution containing native GLP-1 at a concentration of 0.25 mg / mL, process of claim 3. 前記ジケトピペラジンが、ジケトピペラジン微小粒子の懸濁液の形態で提供される、請求項に記載の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the diketopiperazine is provided in the form of a suspension of diketopiperazine microparticles. 前記ジケトピペラジンが、粒子形成ジケトピペラジンを含む溶液の形態で提供され、ジケトピペラジン微小粒子を形成するために前記溶液のpHを調整することを更に含む、請求項に記載の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the diketopiperazine is provided in the form of a solution comprising particle-forming diketopiperazine and further comprises adjusting the pH of the solution to form diketopiperazine microparticles. 前記溶液または懸濁液に作用剤を添加することをさらに含み、該作用剤が、塩化ナトリウム、界面活性剤、ヘキシレングリコール、トレハロース、グリシン、ポリエチレングリコール、トリメチルアミンN−オキシド、マンニトール、プロリン、塩化セシウム、クエン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、メタノール、エタノール、トリフルオロエタノールまたはヘキサフルオロイソプロパノールである、請求項または請求項10に記載の方法。 Further comprising adding an agent to the solution or suspension, wherein the agent is sodium chloride, surfactant, hexylene glycol, trehalose, glycine, polyethylene glycol, trimethylamine N-oxide, mannitol, proline, chloride. The method according to claim 9 or 10 , which is cesium, sodium citrate, sodium sulfate, methanol, ethanol, trifluoroethanol or hexafluoroisopropanol. 前記作用剤が前記GLP−1と前記ジケトピペラジン微小粒子または前記粒子形成ジケトピペラジンとの間の会合を促進する、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11 , wherein the agent promotes association between the GLP- 1 and the diketopiperazine microparticles or the particle-forming diketopiperazine. 前記作用剤が前記GLP−1の安定性または薬効を改善する、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11 , wherein the agent improves the stability or efficacy of the GLP- 1 . 前記作用剤が塩化ナトリウムである、請求項11に記載の方法。 The method of claim 11 , wherein the agent is sodium chloride. 前記懸濁液または溶液のpHを調整することをさらに含む、請求項または請求項10に記載の方法。 11. A method according to claim 9 or claim 10 , further comprising adjusting the pH of the suspension or solution. pHを4以上に調整する、請求項15に記載の方法。 The method according to claim 15 , wherein the pH is adjusted to 4 or more. 前記ジケトピペラジン微小粒子の表面に吸着された天然のGLP−1がより大きな安定性を有する、請求項に記載の方法。 The GLP 1 natural adsorbed on the surface of diketopiperazine microparticles have a greater stability, the method according to claim 3. 前記共通の溶液が、1μg/mL〜50mg/mLの濃度の天然のGLP−1を含む、請求項に記載の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the common solution comprises natural GLP-1 at a concentration of 1 [mu] g / mL to 50 mg / mL. 前記共通の溶液が、0.1mg/mL〜10mg/mLの濃度の天然のGLP−1を含む、請求項に記載の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the common solution comprises natural GLP-1 at a concentration of 0.1 mg / mL to 10 mg / mL. 前記共通の溶液が、0.25mg/mLの濃度の天然のGLP−1を含む、請求項に記載の方法。 4. The method of claim 3 , wherein the common solution comprises natural GLP-1 at a concentration of 0.25 mg / mL. 前記共通の溶液に作用剤を添加することをさらに含み、該作用剤が、塩化ナトリウム、界面活性剤、ヘキシレングリコール、トレハロース、グリシン、ポリエチレングリコール、トリメチルアミンN−オキシド、マンニトール、プロリン、塩化セシウム、クエン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、メタノール、エタノール、トリフルオロエタノールまたはヘキサフルオロイソプロパノールである、請求項に記載の方法。 Adding an agent to the common solution, the agent comprising sodium chloride, surfactant, hexylene glycol, trehalose, glycine, polyethylene glycol, trimethylamine N-oxide, mannitol, proline, cesium chloride, 4. A process according to claim 3 which is sodium citrate, sodium sulfate, methanol, ethanol, trifluoroethanol or hexafluoroisopropanol. 前記作用剤が前記GLP−1と前記ジケトピペラジン微小粒子または前記粒子形成ジケトピペラジンとの間の会合を促進する、請求項21に記載の方法。 23. The method of claim 21 , wherein the agent promotes association between the GLP- 1 and the diketopiperazine microparticles or the particle-forming diketopiperazine. 前記作用剤が該GLP−1の安定性または薬効を改善する、請求項21に記載の方法。 24. The method of claim 21 , wherein the agent improves the stability or efficacy of the GLP- 1 . 前記作用剤が塩化ナトリウムである、請求項21に記載の方法。 The method of claim 21 , wherein the agent is sodium chloride. 前記共通の溶液のpHを調整することを更に含む、請求項に記載の方法。 The method of claim 3 , further comprising adjusting a pH of the common solution. pHを4以上に調整する、請求項25に記載の方法。 26. The method of claim 25 , wherein the pH is adjusted to 4 or higher. ジケトピペラジン微小粒子の表面に吸着された天然のGLP−1を含む微小粒子を含み、前記GLP−1が唯一の治療剤であり、前記ジケトピペラジンは式:2,5−ジケト−3,6−ジ(4−X−アミノブチル)ピペラジンを有するジケトピペラジンであって、式中Xは、スクシニル、グルタリル、マレイルおよびフマリルからなる群から選択される、
ことを特徴とする有効量の天然のGLP−1を糖尿病の治療のために被験体に肺内投与するための医薬組成物の製造における、天然のGLP−1の使用。
Comprising microparticles comprising natural GLP- 1 adsorbed on the surface of diketopiperazine microparticles, said GLP- 1 being the only therapeutic agent, said diketopiperazine having the formula: 2,5-diketo-3, A diketopiperazine having 6-di (4-X-aminobutyl) piperazine, wherein X is selected from the group consisting of succinyl, glutaryl, maleyl and fumaryl;
In the manufacture of a pharmaceutical composition for pulmonary administration to a subject for the treatment of diabetes natural GLP 1 in an effective amount, characterized in that, the use of natural GLP 1.
前記粒子の投与が、天然のGLP−1を含みジケトピペラジンを含まない医薬組成物よりも天然のGLP−1の薬物動力学的半減期および生物学的利用能の改善をもたらす、請求項27に記載の使用。 Administration of the particles, results in improved native GLP-1 pharmacokinetic half-life and than pharmaceutical composition without diketopiperazine include native GLP 1 bioavailability claim 27 Use as described in. 天然のGLP−1を提供するステップ;
粒子形成ジケトピペラジンを溶液の形態で提供するステップ;
ジケトピペラジン微小粒子を形成するステップ;
共通の溶液を形成するために該GLP−1と該溶液とを混合するステップ;および
ジケトピペラジン微小粒子の表面に吸着された天然のGLP−1を含む微小粒子を含み、粉末組成物において前記GLP−1が唯一の治療剤であり、前記ジケトピペラジンは式:2,5−ジケト−3,6−ジ(4−X−アミノブチル)ピペラジンを有するジケトピペラジンであって、式中Xは、スクシニル、グルタリル、マレイルおよびフマリルからなる群から選択される、天然のGLP−1薬物動態プロファイルが改善した粉剤を形成するために、噴霧乾燥により該共通の溶液から溶媒を除去するステップ、を含む、天然のGLP−1薬物動態プロファイルが改善した糖尿病の治療における使用のための吸入可能な粉末組成物を形成する方法。
Providing native GLP- 1 ;
Providing the particle-forming diketopiperazine in the form of a solution;
Forming diketopiperazine microparticles;
Mixing said GLP- 1 with said solution to form a common solution; and microparticles comprising native GLP- 1 adsorbed on the surface of diketopiperazine microparticles, said powder in a powder composition GLP- 1 is the only therapeutic agent, and the diketopiperazine is a diketopiperazine having the formula 2,5-diketo-3,6-di (4-X-aminobutyl) piperazine, wherein X Removing the solvent from the common solution by spray drying to form a powder having an improved native GLP-1 pharmacokinetic profile selected from the group consisting of succinyl, glutaryl, maleyl and fumaryl. A method of forming an inhalable powder composition for use in the treatment of diabetes with improved native GLP-1 pharmacokinetic profile.
前記改善された天然のGLP−1薬物動態プロファイルがより高い天然のGLP−1半減期を含む、請求項29に記載の方法。 30. The method of claim 29 , wherein the improved natural GLP-1 pharmacokinetic profile comprises a higher natural GLP-1 half-life. 前記より高い天然のGLP−1半減期が7.5分以上である、請求項30に記載の方法。 32. The method of claim 30 , wherein the higher natural GLP-1 half-life is 7.5 minutes or greater. 前記改善された天然のGLP−1薬物動態プロファイルが、天然のGLP−1を含みジケトピペラジンを含まない粉末組成物よりも改善された天然のGLP−1の生物学的利用能を含む、請求項29に記載の方法。
GLP-1 pharmacokinetic profile of the improved natural comprises the bioavailability of GLP-1 improved natural than powder composition without diketopiperazine include natural GLP 1, wherein Item 30. The method according to Item 29 .
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