KR20170086049A - 증가된 소수성을 가지는 단백질과 단백질 콘쥬게이트 - Google Patents

증가된 소수성을 가지는 단백질과 단백질 콘쥬게이트 Download PDF

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KR20170086049A
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hydrophobic
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메리 에스. 로젠달
산카람 비. 맨트리프라가다
엘리아나 비. 고메즈
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안트리아바이오 인크.
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Abstract

실시예들은 증가된 소수성을 가지는 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 제조하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 방법은 수성 단백질 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 수성 단백질 용액은 단백질과 pH 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 방법은 폴리에틸렌 글리콜을 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 유기상에서 소수성 유기산을 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 양성자화는 소수성-PEG 콘쥬게이트 염을 증가시키는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성할 수 있다.

Description

증가된 소수성을 가지는 단백질과 단백질 콘쥬게이트{PROTEINS AND PROTEIN CONJUGATES WITH INCREASED HYDROPHOBICITY}
본 출원은 다음 출원에 대하여 우선권의 이익을 주장한다: 2014. 12. 2.에 출원된 미국 가출원 번호 62/086,294; 2015. 11. 30.에 출원된 미국 출원 번호 14/954,591, 발명의 명칭은 "PROTEINS AND PROTEIN CONJUGATES WITH INCREASED HYDROPHOBICITY"; 및 2015. 11. 30.에 출원된 미국 출원 번호 14/954,701, 발명의 명칭은 "PROTEINS AND PROTEIN CONJUGATES WITH INCREASED HYDROPHOBICITY". 상기 출원의 내용은 모든 목적을 위하여 본 명세서에 원용에 의하여 통합되어 있다.
환자에게 약물, 호르몬, 단백질, 또는 다른 의학적으로 활성인 작용제를 전달하는 것은 많은 어려움을 겪는다. 상기 의학적으로 활성인 작용제는 반드시 환자에게 전달되어야만 한다. 두 가지 그러한 방법은 섭취와 주사다. 섭취 (ingestion)에 의하여 상기 약물은 혈류 또는 치료를 위한 목표 지점에 도달하기 전에 환자의 소화기관을 지나야만 할 수 있다. 주사 (injection)는 상기 의학적으로 활성인 작용제가 혈류 또는 치료를 위한 목표 지점에 빠르거나 직접적으로 도달할 수 있게 하나, 주사는 환자에게 있어 불편하거나 고통스러울 수 있다. 일단 신체 내에 들어가면, 시간의 함수로서 상기 의학적으로 활성인 작용제의 농도는 상기 의학적으로 활성인 작용제의 종류, 상기 의학적으로 활성인 작용제 상에 다른 관능기 또는 분자의 부착, 상기 의학적으로 활성인 작용제의 캡슐레이션, 또는 기타 인자에 따라 변할 수 있다. 상기 의학적으로 활성인 작용제의 농도가 임계치 아래로 감소하면, 상기 의학적으로 활성인 작용제는 다시 한번 투여될 필요가 있다. 많은 의학적으로 활성인 작용제들이 하루에 수번을 포함한, 빈번히, 투여되어야만 한다. 더욱 빈번한 투여 일정은 환자의 불편을 증가시킬 수 있고, 환자들의 순응률 (compliance rate)을 감소시킬 수 있고, 환자에 대한 최적화된 결과 미만을 달성하게 할 수 있다. 만약 상기 의학적으로 활성인 작용제가 주사에 의하여 투여된다면, 또 다른 주사는 고통의 빈도, 감염의 위험, 환자의 면역 반응의 확률을 증가시킨다. 그러므로, 더 우수한 농도 프로필을 가진 의학적으로 활성인 작용제의 요구가 존재한다. 본 명세서에 기술된 방법과 조성물은 이러한 및 다른 요구들에 대한 답을 제공한다.
의학적으로 활성인 작용제는 알리파틱 사슬, 폴리에틸렌 글리콜 (polyethylene glycol: PEG), 소수성 음이온, 또는 다른 화합물에 부착될 수 있다. 상기 폴리에틸렌 글리콜의 부착은 상기 의학적으로 활성인 작용제의 분자량을 추가시킬 수 있고, 상기 의학적으로 활성인 작용제의 증가된 반감기를 야기할 수 있다. 또한, 더 작은 PEG 분자를 포함한, 폴리에틸렌 글리콜. 또는 소수성 음이온을 의학적으로 활성인 작용제에 부착하는 것은 상기 의학적으로 활성인 작용제의 소수성을 증가시킬 수 있고, 상기 의학적으로 활성인 작용제를 양친매성으로 만들 수도 있다. 상기 의학적으로 활성인 작용제는 생분해성 중합체와 함께 유기용매에 보다 쉽게 용해될 수 있다. 상기 생분해성 중합체는 상기 의학적으로 활성인 작용제를 미세구 중에서 캡슐화할 수 있다. 상기 의학적으로 활성인 작용제의 상기 캡슐화는 상기 의학적으로 활성인 작용제의 반감기를 증가시킬 수 있다. 본 명세서에 기술된 제형들은 상기 의학적으로 활성인 작용제를 시간의 경과에 따라 천천히 그리고 균일하게 방출되도록 할 수 있다. 상기 방출 프로필은 부형제의 요구 없이도, 의도된 치료기간 동안 지연되고 거의 피크-없는 단백질 수준 (near peak-less protein level)을 야기할 수 있다. 상기 의학적으로 활성인 작용제의 환자에서의 상기 야기된 농도 프로필은 상기 환자에 있어 보다 최적화된 임상 결과를 이끌어낼 수 있다. 본 명세서에 기술된 제형들은 한 달에 한 번 만큼 드물게 환자에게 투여될 수 있다. 이들 제형을 생산하기 위한 공정들은 효율적일 수 있고, 고(高) 수율일 수 있고, 엄부를 못 낼 정도로 비싸지 (prohibitively expensive) 않을 수 있다.
실시예들은 증가된 소수성을 가지는 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 제조하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 방법은 수성 단백질 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 수성 단백질 용액은 단백질과 pH 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 방법은 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 소수성 유기산으로 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 양성자화는 유기 상(phase)에서 일어날 수 있다. 상기 양성자화는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 소수성을 증가시키는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성시킬 수 있다.
실시예들은 증가된 소수성을 가지는 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 제조하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 방법은 수성 단백질 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 수성 단백질 용액은 단백질과 pH 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 방법은 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 상기 단백질에 비해 더 높은 소수성을 가질 수 있다.
실시예들은 증가된 소수성을 가지는 단백질 염을 제조하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 방법은 단백질과 pH 버퍼를 포함한 수성 단백질 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 소수성 유기산으로 상기 단백질의 적어도 하나의 아미노기를 양성자화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 양성자화는 상기 단백질 염의 소수성을 증가시키는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질 염을 형성시킬 수 있다.
실시예들에서, 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 포함하는 제어된-방출 미세구들을 만드는 방법은 수성 단백질 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 수성 단백질 용액은 단백질과 pH 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 방법은 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가적으로, 상기 방법은 소수성 유기산으로 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 양성자화는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 방법은 유기 용매 내에서 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 생분해성 중합체와 함께 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 소수성 음이온은 상기 유기 용매 내에서의 상기 염의 용해도를 증가시킬 수 있다. 상기 방법은 수성 용액 내에서 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염과 상기 생분해성 중합체의 상기 혼합물을 유화시키는 단계를 포함할 수 있다. 더하여, 상기 방법은 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염과 상기 생분해성 중합체의 상기 유화된 혼합물을 상기 제어된-방출 미세구들로 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들은 미세구를 포함할 수 있다. 상기 조성물은 생분해성 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 미세구는 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트와 유기산의 소수성 음이온, 단백질과 상기 유기산의 상기 소수성 음이온, 및 이들의 조합들로 구성된 군에서 선택된 단백질 혼합물을 포함할 수 있다.
실시예들은 생분해성 중합체, 유기 용매, 및 단백질 혼합물을 포함할 수 있는 조성물을 또한 포함할 수도 있다. 상기 단백질 혼합물은 단백질, 단백질-폴리에틸렌글리콜 콘쥬게이트, 유기산의 소수성 음이온, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 조성물은 용액 또는 현탁액일 수 있다.
실시예들에서, 방법들은 생분해성 중합체와 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법들은 단백질-PEG 콘쥬게이트를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염이 없는 것일 수 있다. 상기 방법들은 상기 생분해성 중합체, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트, 소수성 유기산, 및 유기 용매를 혼합물로 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트와 상기 소수성 유기산의 음이온을 포함할 수도 있는, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 방법들은 상기 혼합물을 교반하여 상기 용액 또는 현탁액을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇의 실시예들은 생분해성 중합체와 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 방법을 포함할 수 있다. 상기 방법들은 상기 생분해성 중합체를 유기 용매에 용해시켜 혼합물을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법들은 또한 상기 혼합물에 단백질-PEG 콘쥬게이트와 소수성 유기산을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법들은 상기 소수성 유기산으로 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 양성자화는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 혼합물을 교반하여 상기 용액 또는 현탁액을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예들은 우수한 농도 프로필을 위하여 제공될 수 있다. 상기 단백질은 페길레이션 (PEGylation) 및 캡슐화된 후에 그 활성이 유지될 수 있다. 상기 단백질은 인 비트로, 인 비보 및/또는 인 시투에서 낮은 버스트 (burst) 방출을 가질 수 있다. 상기 농도 방출은 상기 미세구 내에 남은 의학적으로 활성인 작용제의 농도에 따라 거의 변하지 않는 농도를 갖는, 거의 0차 속도론적 프로필 (kinetic profile) 을 가질 수 있다. 상기 단백질은 환자에게 투여되었을 때 상기 미세구로부터 실질적으로 완전히 방출될 수 있다.
본 기술은 첨부된 도면과 함께 설명된다.
도 1은 실시예들에 따른 증가된 소수성을 갖는 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 제조하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 2는 실시예들에 따른 단백질-PEG 콘쥬게이트를 제조하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 3은 실시예들에 따른 증가된 소수성을 갖는 단백질 염을 제조하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 4는 실시예들에 따른 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 포함하는 제어된-방출 미세구들을 제조하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 5는 실시예들에 따른 생분해성 중합체와 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 6은 실시예들에 따른 생분해성 중합체와 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 7A 및 7B는 의학적으로 활성인 작용제가 적재된 PLGA 미세구의 광학 현미경 이미지를 도시한다.
도 8은 실시예들에 따른 미세구들에 대한 연장된 방출 연구 결과들의 그래프를 도시한다.
도 9는 실시예들에 따른 미세구들에 대한 연장된 방출 연구 결과들의 그래프를 도시한다.
도 10은 실시예들에 따른 미세구를 투여 (dosing)한 후의 쥐(rat) 혈장 샘플에서 GLP-1의 약물동역학적 분석을 도시한다. 그리고,
도 11은 실시예들에 따른 미세구를 투여한 후의 쥐(rat) 혈장 샘플에서 인슐린의 약물동역학적 분석을 도시한다.
환자에게 투여될 필요가 있을 수 있는 의학적으로 활성인 작용제는 약물, 호르몬, 그리고 단백질을 포함한다. 그러한 일 단백질은 인간 성장 호르몬이다. 191 아미노산 펩티드인 인간 성장 호르몬 (Human growth hormone: hGH)은 세포 성장과 재생을 증가시키는 호르몬이다. hGH는 성장 이상과 결핍을 치료하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, hGH는 어린이들의 작은 키 또는 성인들의 성장 호르몬 결핍을 치료하는 데 사용될 수 있다. 기존의 hGH를 투여하는 방법은 일일 피하 주사를 포함한다. 한 연구 (Rosenfeld R.G., Bakker B. 2008. Compliance and persistence in pediatric and adult patients receiving growth hormone therapy. Endocr. Pract . 14(2):143-154)는 대부분의 환자들이 hGH 치료법을 간혹씩만 준수하거나 준수하지 않는 것을 보여준다.
의학적으로 활성인 작용제로 쓰일 수 있는 또다른 단백질은 글루카곤-유사 펩티드-1 (glucagon-like peptide-1: GLP-1)이다. 31 아미노산 펩티드인 GLP-1는 인크레틴(incretin), 즉 혈당 수준을 감소시킬 수 있는 호르몬이다. GLP-1은 인슐린 방출을 자극하고, 글루카곤 방출을 억제하여 혈당에 영향을 미칠 수 있다. GLP-1은 또한 위(胃)의 배출 (gastric emptying)을 줄여서 영양분의 혈류로의 흡수율을 늦출 수 있고 음식 섭취량을 직접 줄일 수 있다. 당 수치에 영향을 주는 GLP-1의 능력은 GLP-1을 제 2 형 당뇨병 및 다른 질병에 대한 잠재적 치료법으로 만들었다. 변화가 없는 상태에서, GLP-1은 단백질 분해의 결과로 2분 미만의 생체 내 (in vivo) 반감기를 갖는다. GLP-1 수용체 작용제(GLP-1 receptor agonist) 치료는 부작용을 최소화하고, 효율성을 증가시키며, 효과의 지속 기간을 연장시킴으로써 개선될 수 있다.
당뇨병 및 기타 질환의 기존의 치료법은 부작용을 초래할 수 있다. 이러한 부작용으로는 저혈당, 체중 증가, 면역 반응, 췌장의 염증, 갑상선암의 위험 증가, 메스꺼움, 또는 치료 주사와 관련된 통증이 포함될 수 있다. 또한, 당뇨병 환자에서 기존의 치료법으로는 목표 혈당치를 달성하지 못할 수도 있다. 특정 제형은 환자에게 단백질의 불균일한 투여를 초래할 수 있으며, 이는 약물의 1차 버스트를 포함할 수 있다. 단백질을 투여 가능한 치료제로 제형화하는 과정은 또한 변성 또는 응집을 초래할 수 있다. 효과적인 제형을 제조하는 공정은 높은 비용 또는 낮은 수율을 가질 수 있다.
hGH 및 GLP-1과 마찬가지로 엔푸비르티드 (enfuvirtide, Fuzeon®)는 환자에게 투여할 때 어려움을 겪을 수 있는 의학적으로 활성인 작용제다. 엔푸비르티드는 HIV와 AIDS 치료에 도움될 수 있다. 그러나, 엔푸비르티드는 하루 두 번 피하 주사해야만 할 수도 있다. 주사는 피부 민감 반응에 의한 부작용이 생겨, 환자가 계속해서 엔푸비르티드를 사용하지 못하게 될 수 있다. 환자 순응률을 증가시키고, 비용을 낮추며, HIV 및 AIDS 환자의 삶의 질을 향상시키기 위하여, 덜 빈번한 투여 또는 연장된 기간을 가지는 엔푸비르티드 치료가 필요하다.
또 다른 의학적으로 활성인 작용제는 부갑상샘 호르몬 (parathyroid hormone: PTH) 또는 PTH의 단편이다. PTH는 동화 (뼈 형성) 작용제이다. PTH는 분자량이 9,425 Da인 84개의 아미노산을 포함하는 폴리펩티드로서 부갑상샘에 의해 분비될 수 있다. 처음 34개의 아미노산은 미네랄 항상성의 생물학적 활성 부분 ( moiety)일 수 있다. PTH의 합성, 절단 버전은 포르테오® 테리파라티드 (Forteo® Teriparatide)로 릴리(Lilly)사(社)에서 판매된다. PTH 또는 PTH의 단편은 골다공증 치료에 사용될 수 있다. 테리파라티드는 종종 높은 비용과 매일 필요한 주사의 결과로 다른 치료 후에 사용될 수 있다. 다른 의학적으로 활성인 작용제와 마찬가지로, 덜 빈번한 투여 또는 연장된 기간을 갖는 PTH 치료가 요구될 수 있다.
변형되지 않은 단백질은 원하는 농도 프로필 및 다른 유리한 특징을 갖지 않을 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜을 분자에 부착시키는 과정인 페길화 (PEGylation)는 펩티드 및 단백질의 투여를 도울 수 있어 약리학적 특성 및 증가 된 효율성을 유도할 수 있다. PEG는 에틸렌 글리콜의 하위 단위 (subunit)로 구성된 선형 중합체이며 물과 많은 유기 용매에 용해된다. PEG는 유연하고, 생체 적합하고 및 무독성이다. PEG 특성의 결과로서, 페길화는 단백질 또는 펩티드의 반감기 및/또는 용해도를 증가시킬 수 있다. PEG는 모노메톡시 기에 부착될 수 있다. PEG는 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 알데히드를 포함하는, 폴리에틸렌 글리콜 알데히드일 수 있다.
의학적으로 활성인 작용제의 농도 프로필을 변경시키는 또 다른 방법은 생체 내 분해 가능한 물질에 의학적으로 활성인 작용제를 캡슐화하는 것일 수 있다. 상기 물질이 환자에서 점차적으로 분해되므로, 의학적으로 활성인 작용제는 점차적으로 방출될 수 있다. 의학적으로 활성인 작용제를 캡슐화하는 공정은 유기 용매를 포함할 수 있다. 의학적으로 활성인 작용제는 친수성 일 수 있고 유기 용매에 불용성일 수 있다. 상기 의학적으로 활성인 작용제의 소수성은 캡슐화를 용이하게 하기 위해 증가될 수 있다.
상기 의학적으로 활성인 작용제의 소수성을 증가시키기 위해, 상기 의학적으로 활성인 작용제는 페길화될 수 있다. 모든 의학적으로 활성인 작용제가 페길화되었을 때 용해도가 증가하는 것은 아니며, 생물학적 활성을 유지하는 것도 아니다. 예를 들어, 작은 PEG 분자는 단백질의 용해도를 높이기에 충분하지 않을 수 있다. 더 긴 사슬 PEG 분자를 첨가하면 궁극적으로 단백질의 소수성 및 용해도가 증가할 수 있지만 이러한 긴 사슬은 단백질에 비해 너무 커서 단백질의 생물학적 활성을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, hGH로 페길화를 증가시키는 것은 그의 수용체에 대한 hGH의 친화성을 선형적으로 감소시키는 것으로 밝혀졌다 (Clark R. et al. 1996. Long-acting growth hormones produced by conjugation with polyethylene glycol. J. Biol . Chem . 217: 21969-21977). 또한, 인터페론-α (interferon-α: IFN-α)의 페길화는 페길화 부위 및 PEG 분자의 크기에 따라 시험관 내 비활성을 낮출 수 있다 (Grace M. J. et al. 2005. Site of pegylation and polyethylene glycol molecule size attenuate interferon-alpha antiviral and antiproliferative activities through the JAK/STAT signaling pathway. J. Biol . Chem. 280: 6327-6336). 또한, 페길화는 용해도를 증가시키지 않을 수 있다. 예를 들어, 2,000 달톤의 작은 PEG 분자를 갖는 PEG-인슐린 콘쥬게이트는 유기 용매에 적절하게 용해되지 않을 수 있다. 다른 예로서, 과립구 콜로니 자극 인자 (granulocyte colony stimulating factor: G-CSF)의 페길화는 G-CSF의 응집을 증가시키고 용해도를 낮추는 것으로 밝혀졌다 (Veronese F. M. et al. 2007. Site-specific pegylation of G-CSF by reversible denaturation. Bioconjug . Chem . 18(6) : 1824-30).
대안으로, 상기 소수성은 상기 의학적으로 활성인 작용제에 소수성 이온을 부착시킴으로써 증가될 수 있다. 페길화와 같이, 소수성 음이온을 의학적으로 활성인 작용제에 부착시키는 것이 반드시 모든 의학적으로 활성인 작용제의 소수성을 증가시키는 것은 아니다. 단백질은 소수성 음이온과 쌍을 이루기에 충분하게 양전하를 띠는 부위를 갖지 않거나 형성하지 않을 수 있다. 다음으로 단백질에 부착되는 음이온의 수와 소수성의 증가는 제한될 수 있다. 예를 들어, 혈청 알부민과 같은 산성 단백질은 염기성 아미노산보다 더 많은 산성 아미노산을 포함할 수 있다. 이러한 산성 단백질은 소수성 산에 의해 쉽게 양성자화 되지 않을 수 있다.
페길화와 소수성 이온을 의학적으로 활성인 작용제에 결합시키는 조합은 페길화 단독 및 소수성 이온 단독만 부착시키는 것에 의하여 증가한 소수성의 합으로부터 기대되는 것보다 상기 의학적으로 활성인 작용제의 소수성이 상기 조합에서 더 많이 증가하는 시너지 효과를 가져올 수 있다. 단백질이 단백질-PEG 콘쥬게이트 염으로 만들어지면 환자에서 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 기술의 실시예들은 증가된 소수성을 갖는 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 제조방법 100을 포함할 수 있다. 상기 방법은 수성 단백질 용액을 제공하는 단계 102를 포함할 수 있다. 상기 수성 단백질 용액은 단백질 및 pH 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 pH 버퍼는 인산의 무기 염을 포함할 수 있다.
상기 단백질은 실시예에 따른 3,000 달톤 이상, 3,000 달톤 내지 10,000 달톤, 10,000 달톤 이상, 10,000 달톤 내지 15,000 달톤, 15,000 달톤 이상, 15,000 달톤 내지 20,000 달톤 또는 20,000 달톤 이상의 분자량을 가질 수 있다. 상기 실시예 또는 다른 실시예에서, 상기 단백질은 30 아미노산 단위 이상, 30 아미노산 단위 내지 100 아미노산 단위, 100 아미노산 단위 이상, 100 아미노산 단위 내지 150 아미노산 단위, 또는 150 아미노산 단위 이상인 것을 포함할 수 있다. 상기 단백질에는 인간 성장 호르몬, 글루카곤-유사 펩티드-1 (glucagon-like peptide-1: GLP-1), 인슐린, 부갑상샘 호르몬, 부갑상샘 호르몬 단편, 엔푸비르티드 (Enfuvirtide, Fuzeon®) 또는 옥트레오티드 (Octreotide, Sandostatin®)가 포함될 수 있다. GLP-1은 천연 추출물 또는 합성물일 수 있다. 상기 단백질은 GLP-1의 유사체 또는 유도체를 포함할 수 있다. 상기 수용액에는 단백질의 혼합물이 포함될 수 있다. 예를 들어, GLP-1과 인슐린이 둘 다 수용액에 포함될 수 있다.
방법 100은 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계 104를 포함할 수 있다. 상기 PEG와 상기 단백질의 반응은 상기 단백질의 N-말단에 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시킬 수 있다.
상기 폴리에틸렌 글리콜과 상기 단백질의 상기 반응은 특정 시스테인 부위에서 PEG와 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시킬 수 있거나, 또는 특정 시스테인 부위에서 PEG와의 임의의 또는 실질적으로 임의의 단백질-PEG 콘쥬게이트를 생성하지 않을 수 있다. 상기 PEG와 단백질의 반응은 PEG와 단백질 사이에 아민 결합, 아미드 결합, 에스테르 결합 또는 디술피드 결합 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 반응은 임의의 결합 또는 결합들의 군의 형성을 배제할 수 있다. 상기 결합은 상기 PEG 중합체의 말단에 반응기를 형성할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시키는 단계는 단백질의 시스테인 잔기에 티올-반응성 PEG를 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 티올-반응성 PEG는 말레이미드 및 비닐술폰을 포함할 수 있는, 상이한 반응기를 포함할 수 있다. 티올-반응성 PEG는 2 내지 40 kDa의 분자량을 가질 수 있다. 티올-반응성 PEG와의 페길화 반응은 중성 pH에서 있을 수 있다. 일부 단백질의 시스테인 잔기들은 디술피드 결합들에 참여할 수 있으며 유도체화에 사용할 수 없다. 시험관 내 (in vitro) 위치-지시 돌연변이 유발 기술을 통해 추가 시스테인 잔기가 단백질의 특정 부위에 도입될 수 있다. 추가의 시스테인 잔기는 PEG 분자의 부착을 위한 부위로서 작용할 수 있다. 이러한 추가 시스테인 잔기를 사용하는 것은 무작위 아민 페길화 반응으로 생길 수 있는 생성물 비균질성 및 활성의 저하를 피할 수 있다.
이들 또는 다른 실시예에서, 상기 폴리에틸렌 글리콜은 5,000 달톤 이하 또는 2000 달톤 이하의 분자량을 가질 수 있다. 더 큰 폴리에틸렌 글리콜은 단백질의 반감기를 증가시킬 수 있다. 더 작은 폴리에틸렌 글리콜은 긴 반감기 없이 단백질-PEG 콘쥬게이트의 용해도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 2,000 달톤의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜은 1시간 미만의 반감기를 가질 수 있다. 반감기의 원하는 증가의 대부분을 달성하는 상기 단백질의 캡슐화와 함께, 더 작은 폴리에틸렌 글리콜 또는 PEG는 단백질-PEG 콘쥬게이트의 용해도를 증가시키는데 사용된다. 방법 100은 폴리에틸렌 글리콜 에스테르를 단백질과 반응시키는 것을 포함하지 않을 수 있다. 폴리에틸렌 글리콜은 일차 아민에 대해 선택적일 수 있는 반면, 폴리에틸렌 글리콜 에스테르는 다른 작용기 및 아미노산과 반응할 수 있다.
방법 100은 소수성 유기산으로 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계 106을 또한 포함할 수 있다. 아미노기를 양성자화시키는 단계는 수성 상 (aqueous phase)이 아니라 유기 상 (organic phase)에서 일어날 수 있다. 실시예들에 따르면, 상기 소수성 유기산 대 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 몰 비율은 1 : 1 내지 11 : 1, 1 : 1 내지 5 : 1, 5 : 1 내지 11 : 1, 1 : 1 내지 2 : 1, 또는 3 : 1 내지 8 : 1일 수 있다. 상기 양성자화는 상기 소수성-PEG 콘쥬게이트 염을 증가시키는 소수성 음이온을 갖는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성시킬 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염은 모노페길화 염을 포함할 수 있다. 상기 소수성 유기산은 파모익 산, 도큐세이트 히드로겐, 푸로익 산 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 유기산들은 카르복실 산, 술폰산, 알콜 또는 티올기를 갖는 유기 화합물을 포함할 수 있다. 상기 소수성 유기산은 기술된 임의의 산 또는 임의의 산 기를 배제할 수 있다.
상기 소수성 음이온은 상기 소수성 유기산과 관련된 음이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성 음이온은 파모에이트 음이온, 도큐세이트 음이온 또는 푸로에이트 음이온을 포함할 수 있다. 이들 또는 다른 실시예들에서, 상기 소수성 음이온은 지방산 음이온, 인지질 음이온, 폴리스티렌 술포네이트 음이온 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 인지질 음이온의 상기 인지질은 포스파티딜콜린, 포스파티딜글리세롤, 포스파티딜세린, 포스파티딜이노시톨, 포스파티딜에탄올아민, 포스포콜린 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 소수성 음이온은 기술된 임의의 음이온 또는 기술된 음이온 군들을 배제할 수도 있다. 상기 소수성 음이온은 단백질 상의 특정 측쇄에 부착되거나 단백질 상의 다수의 측쇄에 부착될 수 있다. 상기 소수성 음이온은 1보다 큰 logP를 가질 수 있다. 상기 logP는 물-옥탄올 분배 계수이고, 물에서의 단백질 염의 농도에 대한 옥탄올 중의 단백질 염의 농도의 로그로서 정의될 수 있다. 1보다 큰 logP는 옥탄올에서 물의 농도보다 10배 큰 농도가 될 수 있다. 물-옥탄올 분배 계수는 분자 자체가 양친매성일 때, 소수성 상으로 분배되는 능력에 대해 상이한 분자를 비교하는데 유용할 수 있다. 방법은 또한 도데실아민 히드로클로리드 또는 세틸트리메틸암모늄 브로미드 (cetyltrimethylammonium bromide: CTAB)와 같은 양이온성 세제를 첨가하는 것을 포함할 수 있고, 이는 음으로 하전된 펩티드의 전하를 상쇄시킬 수 있고 소수성을 증가시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예들은 증가된 소수성을 갖는 단백질-PEG 콘쥬게이트를 제조하는 방법 200을 포함할 수 있다. 방법 200은 단백질 및 pH 버퍼를 포함할 수 있는 수성 단백질 용액을 제공하는 단계 202를 포함할 수 있다. 상기 단백질은 이전에 기술된 임의의 단백질일 수 있다. 상기 수성 단백질 용액 및 상기 pH 버퍼는 본 명세서에 기재된 임의의 수용성 단백질 용액 또는 pH 완충액 일 수 있다.
방법 200은 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계 204를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 글리콜은 본 명세서에 기재된 임의의 분자량을 가질 수 있다. 상기 단백질은 본 명세서에 기재된 임의의 단백질일 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 반응은 본 명세서에 기재된 임의의 방식으로 진행될 수 있다. 방법 200은 소수성 유기산으로 상기 단백질의 아미노기를 양성자화시키는 단계를 배제할 수 있다. 방법 200은 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 초래하지 않을 수 있다.
실시예들은, 도 3에 도시된 바와 같이, 증가된 소수성을 갖는 단백질 염을 제조하는 방법 300을 포함할 수 있다. 방법 300은 단백질 및 pH 버퍼를 갖는 수성 단백질 용액 302를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단백질은 물과 분리될 수 있다. 방법 300은 소수성 유기산으로 상기 단백질의 아미노기를 양성자화시키는 단계 304를 더 포함할 수 있다. 상기 아미노기의 양성자화는 유기 상에서 물의 존재 없이 일어날 수 있다. 상기 양성자화는 상기 단백질 염의 소수성을 증가시키는 소수성 음이온을 갖는 상기 단백질 염을 형성시킬 수 있다. 방법 300은 폴리에틸렌 글리콜을 상기 수성 단백질 용액에 도입하는 단계를 포함하지 않을 수 있다. 방법 300은 단백질-PEG 콘쥬게이트 또는 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 초래하지 않을 수 있다. 상기 수성 단백질 용액, 상기 단백질, 상기 pH 버퍼, 상기 소수성 유기산 및 상기 소수성 음이온은 전술한 화합물 중 어느 것일 수 있다.
도 4에 기재된 실시예들과 같이, 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 포함하는 제어된-방출 미세구를 제조하는 방법 400은 수성 단백질 용액을 제공하는 단계 402를 포함할 수 있다. 상기 수성 단백질 용액은 단백질 및 pH 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 단백질은 이전에 기재된 임의의 단백질을 포함할 수 있다. 방법 400은 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계 404를 더 포함할 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트가 형성된 후에, 단백질-PEG 콘쥬게이트는 물과 분리될 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트를 이어서 유기 용매에 용해시킬 수 있다.
더하여, 방법 400은 소수성 유기산으로 단백질-PEG 콘쥬게이트의 하나 이상의 아미노기를 양성자화시키는 단계 406을 포함할 수 있다. 상기 소수성 유기산은 유기 상에 첨가될 수 있고 수성 상에 첨가되지 않을 수 있다. 유사하게, 아미노 기를 양성자화시키는 것은 유기 상에서 물의 존재 없이 일어날 수 있다. 상기 양성자화는 소수성 음이온을 갖는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성시킬 수 있다. 상기 소수성 유기산은 본 명세서에 기재된 임의의 산을 포함할 수 있고, 단백질-PEG 콘쥬게이트 염은 본 명세서에 기재된 임의의 콘쥬게이트 염일 수 있다.
또한, 방법 400은 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 유기 용매에 생분해성 중합체와 함께 혼합하는 단계 408을 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 수 성 상에서 섞이지 않을 수 있다. 상기 유기 용매는 메틸렌 클로리드, 벤질 벤조 에이트, 디클로로메탄, 클로로포름, 에틸 에테르, 에틸 아세테이트, 아세트산 이소 프로필 에스테르 (이소프로필 아세트산), 아세트산 sec-부틸 에스테르, 아세토페논, n-아밀 아세테이트, 아닐린, 벤즈알데히드, 벤젠, 벤조페논, 벤질 알콜, 벤질 아민, 브로모벤젠, 브로모포름, n-부틸 아세테이트, 부티릭 산 메틸 에스테르, 카프로익 산, 이황화탄소, 사염화탄소, o-클로로아닐린, 클로로벤젠, 1-클로로부탄, 클로로메탄, m-클로로페놀, m-크레졸, o-크레졸, 시아노에탄, 시아노프로판, 시클로헥사놀, 시클로헥사논, 1,2-디브로모에탄, 디브로모메탄, 디부틸 아민, m-디클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로로에탄, 디클로로플루오로메탄, 디에틸 카르보네이트, 디에틸 말로네이트, 디에틸 술피드, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 디이소부틸 케톤, 디이소프로필 술피드, 디메틸 프탈레이트, 디메틸 술페이트, 디메틸 술피드, N,N-디메틸아닐린, 에난틱 산, 에틸 아세토아세테이트, 에틸 벤조에이트, 에틸 프로피오네이트, 에틸벤젠, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 엑시케이트(exxate) 600, 엑시케이트 800, 엑시케이트 900, 플루오로벤젠, 푸란, 헥사메틸포스포르아미드, 1-헥산올, n-헥실 아세테이트, 이소아밀 알코올 (3-메틸-1-부탄올), 이소부틸 아세테이트, 메톡시벤젠, 메틸 아밀 케톤, 메틸 벤조에이트, 메틸 포르메이트, 메틸 이소아밀 케톤, 메틸 이소 부테닐 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 n-부틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 4-메틸-2-펜탄올, N-메틸아닐린, 니트로벤젠, 니트로에탄, 1-니트로프로판, 2-니트로프로판, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 1-펜탄올, 3-펜탄올, 2-페닐에탄올, n-프로필 아세테이트, 퀴놀린, 스티렌, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에틸렌, 톨루엔, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에틸렌, 트리플루오로메탄, 발레릭 산, m-크실렌, o-크실렌, p-크실렌, 2,4-크실레놀 또는 이들의 혼합물이다. 상기 유기 용매는 임의의 용매 또는 임의의 용매 군들을 배제할 수 있다.
방법들은 용매들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 용매들의 혼합물은 물과 섞일 수 있는 용매를 포함할 수 있지만, 상기 용매들의 혼합물은 물과 섞이지 않을 수 있다. 예를 들어, 디메틸 술폭시드 (dimethyl sulfoxide: DMSO), 메탄올, 디메틸포름아미드 (dimethylformamide: DMF), 아세토니트릴, 테트라히드로푸란 또는 이들의 혼합물과 같은 수-혼화성 용매가 상기 수 비혼화성 용매에 첨가될 수 있다.
상기 생분해성 중합체는 폴리락티드, 폴리글리콜리드, 폴리(d,l-락티드-co-글리콜리드), 폴리카프로락톤, 폴리오토에스테르, 폴리에스테르와 폴리에테르의 공중합체 또는 폴리락티드와 폴리에틸렌의 공중합체 글리콜을 포함할 수 있다. 상기 생분해성 중합체는 이들 중합체 또는 이들 중합체 군들을 배제할 수 있다. 상기 생분해성 고분자의 분자량은 PEG의 크기에 따라 조절되어 원하는 약동학적 프로필을 나타낼 수 있다.
실시예들에서 폴리(d,l-락티드-co-글리콜리드)(Poly(d,1-lactide-co-glycolide): PLGA)는 5,000 Da 내지 7,000 Da, 7,000 Da 내지 17,000 Da, 17,000 Da 내지 20,000 Da, 20,000 Da 내지 24,000 Da, 24,000 Da 38,000 Da, 38,000 Da 내지 40,000 Da, 또는 40,000 Da 내지 50,000 Da의 분자량을 가질 수 있다. PLGA는 락티드 대 글리콜리드의 비가 50:50 또는 75:25일 수 있다. 일부 실시예들에서, PLGA는 락티드 대 글리콜리드의 비가 40:60 내지 50:50, 50:50 내지 60:40, 60:40 내지 70:30, 70:30 내지 75:25, 또는 75:25 내지 90:10일 수 있다. 락티드 대 글리콜리드의 비는 50:50 또는 그 미만, 60:40 또는 그 미만, 또는 75:25 또는 그 미만일 수 있으며, 여기서 미만(less than)은 글리콜리드에 비해 락티드의 비율이 더 작다는 것을 나타낸다. 상기 유기산의 상기 소수성 음이온은 일부 PLGA의 방출 특성을 향상시킬 수 있지만 다른 것은 향상시키지 않을 수 있다.
가능한 PLGA들은 PLGA 502, PLGA 503, PLGA 752 및 PLGA 753을 포함할 수 있다. PLGA 502는 50:50의 락티드 대 글리콜리드 비, 0.16 내지 0.24 dL/g의 고유 점도, 및 7,000 내지 17,000 Da의 분자량을 갖는 중합체일 수 있다. PLGA 503은 50:50의 락티드 대 글리콜리드 비, 0.32 내지 0.44 dL/g의 고유 점도, 및 24,000 내지 38,000 Da의 분자량을 갖는 중합체일 수 있다. PLGA 752는 75:25의 락티드 대 글리콜리드 비, 0.14 내지 0.22 dL/g의 고유 점도, 및 4,000 내지 15,000 Da의 분자량을 갖는 중합체일 수 있다. PLGA 753은 75:25의 락티드 대 글리콜리드 비, 0.32 내지 0.44 dL/g의 고유 점도, 및 24,000 내지 38,000 Da의 분자량을 갖는 중합체일 수 있다. 상기 PLGA 중합체는 또한 산 말단-캡핑되거나 에스테르 말단-캡핑된 것일 수 있다.
상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 상기 소수성 음이온은 상기 유기 용매 중의 상기 염의 용해도를 증가시킬 수 있다. 방법 400은 또한 수성 용액에서 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염 및 상기 생분해성 중합체의 상기 혼합물을 유화시키는 단계 410을 포함할 수 있다. 또한, 방법 400은 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염 및 상기 생분해성 중합체의 상기 유화된 혼합물을 제어된-방출 미세구들로 경화시키는 단계 412를 포함할 수 있다. 상기 미세구들은 상기 유기산의 상기 소수성 음이온을 포함할 수 있다. 유기 상 대신에 수성 상에서 유기산을 첨가하는 경우, 상기 유기산 및 유기산으로부터의 임의의 음이온은 상기 미세구에 포함될 수 없거나 상당히 낮은 농도로 포함될 수 있다.
제어된-방출 미세구들을 제조하는 방법은 단백질-PEG 콘쥬게이트 염 대신에 단백질-PEG 콘쥬게이트 또는 단백질 염을 포함할 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 또는 상기 단백질 염은 본 명세서에 기재된 임의의 방법으로 제조될 수 있다.
실시예들은 생분해성 중합체를 갖는 미세구를 포함할 수 있다. 미세구는 1mm 미만의 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 미세구는 10 내지 20㎛, 20 내지 30㎛, 30 내지 40㎛, 40 내지 50㎛, 50 내지 60㎛, 60 내지 70㎛, 70 내지 80㎛, 80 내지 90㎛, 또는 90 내지 100㎛의 직경을 가질 수 있다. 또한, 복수의 미세구들은 미세구 직경이 본 명세서에 기재된 범위 중 하나인 분포를 가질 수 있다. 상기 직경은 분포의 평균, 중간값 (D50), 10 백분위 수 (D10) 또는 90 백분위 수 (D90)로 나타낼 수 있다. 너무 큰 미세구는 개인 치료를 위해 주사기로 주사 가능하지 않다. 또한, 너무 큰 미세구는 의학적으로 활성인 작용제의 방출을 지연시킬 수 있다. 한편, 직경이 너무 작으면, 미세구들이 가공, 체질 및/또는 스크리닝 중에 소실될 수 있다.
상기 미세구는 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트, 상기 단백질 및 유기산의 소수성 음이온 또는 이들의 혼합물들을 추가로 포함할 수 있다. 상기 미세구는 또한 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트 또는 유기산의 소수성 음이온을 배제할 수 있다. 상기 단백질은 본 명세서에 기술된 임의의 단백질일 수 있다. 상기 조성물은 단백질의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물은 GLP-1 및 인슐린을 포함할 수 있다. GLP-1 및 인슐린은 단백질-PEG 콘쥬게이트의 일부로서 미세구에 존재할 수 있다. 프리믹스 (premix)라는 용어는 단백질 또는 단백질-PEG 콘쥬게이트의 조합을 가지는 미세구를 지칭할 수 있다. 대안으로, 실시예들은 미세구들의 혼합물을 지칭하는 포스트믹스 (postmix)를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 미세구는 단지 하나의 의학적으로 활성인 작용제를 포함할 수 있지만, 의학적으로 활성인 작용제의 조합이 미세구들의 상기 혼합물에 포함될 수 있다. 상기 유기산 및 상기 유기산의 소수성 음이온은 전술한 화합물일 수 있다.
조성물은 생분해성 중합체를 포함할 수 있고 미세구로서 제공될 수 있다. 미세구들은 먼저 수성 용액 및 비혼화성 용액으로부터 유화액 (emulsion)을 제조한 다음, 용매 추출 및 건조하여 제조할 수 있다. 유화액은 정적 혼합, 동적 혼합 또는 충전-층 유화기 (packed-bed emulsifier)에 의해 제조될 수 있다.
생분해성 중합체를 갖는 조성물은 유기 용매 중의 용액 또는 현탁액 일 수 있다. 이러한 용액은 인체에 전달될 수 있으며, 전달 중에, 상기 유기 용매는 체액에 용해되어 생분해성 중합체를 포함하는 조성물을 침적시킬 수 있다. 상기 유기 용매는 물과 섞일 수 있으며 독성이 없어서 용매가 환자에게 주입될 수 있다. 또한, 용액을 형성하기 위해서는 페길화된 단백질, 유기산 및 생분해성 고분자가 상기 유기 용매에 용해되어야 한다. 현탁액의 경우, 페길화 단백질, 유기산 및 생분해성 중합체 중 적어도 하나는 상기 유기 용매에 완전히 용해되어서는 안 된다. 유기 용매의 예들은 N-메틸 피롤리돈, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 글리콜, 에틸 벤조에이트, 벤질 벤조에이트, 트리아세틴, PEG 400, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 상기 조성물은 임의의 유기 용매 또는 유기 용매 군들을 배제할 수 있다. 본 기술의 실시예는 유기 용매로 용액 중에서 생분해성 중합체를 갖는 조성물들을 제조하는 방법을 포함할 수 있다.
도 5는 생분해성 중합체와 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 방법 500을 도시한다. 방법 500은 단백질-PEG 콘쥬게이트를 제공하는 단계 502를 포함할 수 있다. 방법 500은 또한 생분해성 중합체, 단백질-PEG 콘쥬게이트, 소수성 유기산, 및 유기 용매를 혼합물로 혼합하는 단계 504를 포함할 수 있다. 상기의 단백질-PEG 콘쥬게이트는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염이 없는 것일 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 글루카곤-유사 펩티드-1-PEG 콘쥬게이트일 수 있다. 혼합하는 단계는 혼합물 내에 인슐린-PEG 콘쥬게이트를 가질 수도 있는, 제2 단백질-PEG 콘쥬게이트를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 방법 500은 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성하는 단계 506을 포함할 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염은 단백질-PEG 콘쥬게이트 및 소수성 유기산의 음이온을 포함할 수 있다. 이 콘쥬게이트 염은 이미 형성된 염을 제공하고 상기 염을 용매에 용해시키는 것보다는 상기 유기 용매에서 성분들의 용해와 동시에 형성시킬 수 있다. 더하여, 방법 500은 상기 혼합물을 교반하여 상기 용액 또는 상기 현탁액을 형성시키는 단계 508을 포함할 수 있다. 상기 용액은 교반 후 투명한 용액 일 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트, 상기 생분해성 중합체, 상기 소수성 유기산 및 상기 유기 용매는 본 명세서에 기재된 임의의 유기 용매 일 수 있다. 각 성분 및 각 단계에는 물이 없을 수 있다.
도 6은 생분해성 중합체 및 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 방법 600을 도시한다. 방법 600은 생분해성 중합체를 유기 용매에 용해시켜 혼합물을 형성시키는 단계 602를 포함할 수 있다. 방법 600은 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 유기 용매에 용해시키는 것을 배제할 수 있다. 또한, 방법 600은 상기 혼합물에 단백질-PEG 콘쥬게이트 및 소수성 유기산을 첨가하는 단계 604를 포함할 수 있다. 또한, 방법 600은 상기 소수성 유기산으로 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 양성자화는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성시킬 수 있다. 또한, 방법 600은 상기 혼합물을 교반하여 용액 또는 현탁액을 형성시키는 단계 608을 포함할 수 있다. 상기 용액은 교반 후 투명한 용액일 수 있다. 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트, 상기 생분해성 중합체, 상기 소수성 유기산 및 유기 용매는 본 명세서에 기재된 임의의 유기 용매일 수 있다. 각 성분 및 각 단계에는 물이 없을 수 있다.
방법 500, 방법 600 또는 유사한 방법에 의해 제조된 용액들은, 용액을 제조할 수 있다. 상기 용액은 개인에게 주사될 수 있다. 상기 용액이 물과 접촉하면, 상기 용액이 고체 디팟 (depot)을 형성할 수 있다. 상기 디팟은 그 다음에 단백질 또는 다른 의학적으로 활성인 작용제를 서서히 방출할 수 있다.
GLP-1 C-말단 시스테인 뮤테인 (GLP-1 [7-36]와 위치 37에 부가된 시스테인)은 GLP-1과 그의 융합 파트너 사이에 자가-절단하는 단백질분해성 서열 (self-cleaving autoproteolytic sequence)을 포함한 더 큰 폴리펩티드에의 융합체로서 클로닝되었다. 상기 융합 단백질은 T7 폴리머라제의 제어 하에 IPTG 유도성 시스템을 사용하여 대장균에서 발현되었다.
GLP-1 융합 단백질은 변성 조건 하에서 세포 용해물로부터 분리되고, 재생되고, 절단 (자가단백질분해)되고, 양이온 크로마토그래피를 사용하여 추가로 정제되었다. 펩티드 동일성을 확인하기 위한 특성 분석은 RP-HPLC 분석, SDS-PAGE 및 질량 분석을 포함하였다. GLP-1의 상업적으로 이용 가능한 합성 시스테인 뮤테인을 이들 분석을 위한 대조군으로 사용하였다.
GLP-1 시스테인 뮤테인 (재조합 또는 합성 화학 공정에 의해 제조됨)은 5 kDa 또는 10 kDa의 시스테인 반응성 말레이미드-PEG로 하기 공정에 의해 페길화되었다. 펩티드를 먼저 pH 7.5의 20 mM 인산 나트륨 버퍼에 1 내지 5 mg/mL의 농도로 용해시키고 동일한 몰량의 말레이미드 PEG 시약을 첨가하였다. 반응을 밤새 계속 하였다. pH 3.5의 10 mM 아세트산 나트륨의 평형화 버퍼 및 0.02 % 암모늄 비카보네이트의 단계 용리 버퍼에 의한 양이온 교환 크로마토그래피 (SP-HP 세파로스)를 사용하여 페길화된 GLP-1 펩티드를 정제하였다. 생성물-함유 분획을 모으고, 0.02 % 암모늄 비카르보네이트에 대해 투석하고, 동결 건조시켰다. 정제된 페길화 펩티드의 농도는 UV 분광학 또는 브래드포드 단백질 분석에 의해 결정되었다. 페길화 후 수행되는 추가 분석적 분석 (analytical assay)에는 SEC-HPLC 분석, SDS-PAGE, 질량 스펙트럼 분석, N-말단 분석 및 내 독소 측정이 포함된다. 20 kDa의 더 큰 PEG도 시험되었다. 보다 큰 PEG (예컨대, 분지된 40 kDa)도 시험할 수 있다.
N-말단 PEG-GLP-1은 하기 방법으로 제조하였다. 먼저, 30 mg의 GLP-1을 20 mM 소듐 아세테이트 (pH 4.5)에 용해시켜 1 내지 5 mg/mL의 GLP-1 농도에 도달시켰다. 다음으로, 5-kDa 프로피온알데히드 PEG 55 ㎎을 첨가한 다음, 나트륨 시아노보로히드리드 2 ㎎을 첨가하였다. 반응을 실온에서 밤새 계속하였다. 16시간 후, PEG-GLP-1을 양이온 교환 크로마토그래피 (SP-HP 세파로스)로 정제하였다.
hGH를 T7 폴리머라제의 제어 하에 대장균 IPTG 유도성 시스템에서 서브 클로닝하였다. 세포를 OD600nm = 0.5로 성장시키고, 1 mM 이소프로필-β-D-티오갈락토 피라노시드 IPTG를 첨가하여 발현을 유도하였다. 유도된 배양물을 약 16시간 동안 밤새 인큐베이션 (incubation)하였다. 세포를 원심 분리에 의해 펠렛화하고 -20 ℃에서 보관하였다.
세포 펠렛을 해동시키고, 용해 버퍼 (1 mM EDTA, 150 mM NaCl, 50 mM Tris, 1 % Triton X-100, pH 7.5)에 현탁시키고 마이크로유동화기를 통한 3번 통과 (three passages)에 의하여 균질화 시켰다. 불용성 물질을 원심 분리에 의해 회수하고, 염 버퍼 (500mM NaCl, 50mM Tris, pH 7.5)에 현탁시키고, 원심 분리에 의해 다시 수집하였다. 불용성 펠렛 (봉입체)을 -20 ℃에서 보관하였다.
불용성 펠렛의 일부 (portion) (~ 15 mg hGH)를 해동시키고, 8 M 우레아, 10 mM 시스테인, 20 mM 비스트리스 (BisTris) 10 mL에 용해시키고, 실온에서 60분 동안 교반한 후, 100 mL의 20 mM 트리스, 15 % 글리세롤, pH 8.5로 희석시켰다. 다시 접힌 혼합물을 4℃에서 1일간 유지하고, 원심 분리하고, 20mM 비스트리스, pH 7.0 (완충액 A)로 평형화된 5 mL Q-세파로스 XL 컬럼에 로딩하였다. 결합된 단백질을 완충액 B (50 mM NaCl, 20 mM 비스트리스, pH 5)로 pH/염도 구배 (0-100 %)로 용출시켰다. RP-HPLC 분석에 의해 칼럼 분획을 분석하고, 재생된 (renatured) hGH를 함유하는 분획을 모으고 -20 ℃에서 보관하였다.
다시 접히고 정제된 hGH는 하기 공정에 의해 N-말단 페길화되었다. 먼저, 30 mg의 hGH를 20 mM 아세트산 나트륨 (pH 4.5)에 용해시켜 5 mg/mL의 hGH 농도에 도달시켰다. 다음으로, 10-kDa 프로피온 알데히드 PEG 40 mg을 첨가한 다음 나트륨 시아노보로히드리드 8 mg을 첨가하였다. 반응을 실온에서 밤새 계속 하였다. 16시간 후, PEG-hGH를 5 mL Q-세파로스 HiTrap 컬럼을 사용하여 정제하였다.
소수성 반대 이온을 갖는 GLP-1- 로딩된 PLGA 미세구들을 하기 공정으로 제조하였다. 먼저 5 kDa-PEG-GLP-1 30 mg을 2 mL의 디클로로메탄에 용해시켰다. 다음으로, 50 ㎕의 파모익 산 용액 (DMF 내의 50 mg/mL)을 첨가하였다. 이어서, 170 mg의 PLGA 502를 펩티드 용액에 첨가하고, 혼합물을 맑게 될 때까지 교반하였다. 그 후, 유화액 안정제 (1 % 폴리비닐 알콜 (polyvinyl alcohol: PVA)) 5 mL를 첨가하고, 혼합물을 지니 보텍스 (Genie vortexer)상에서 최대 속도로 7-8 초 동안 즉시 교반하였다. 그 시점에서, 유화액을 빠르게 교반하면서 0.3 % PVA 100mL에 신속하게 첨가하였다. 10분 후, 2 % 이소프로판올 150 mL를 첨가하고, 용매 증발 및 미세구 경화를 위해 현탁액을 3-12 시간 동안 교반하였다. 생성된 미세구를 침전 (settling)에 의해 분리시키고 200 mL의 정제수로 3 회 세척하고 동결 건조시켰다. GLP-1 및 파모익 산을 포함하는 미세구의 주간 (예: PLGA 502) 또는 월간 제형 (예: PLGA 753)을 제조하기 위해 상이한 PLGA 중합체를 사용하였다.
상기 미세구들의 상기 약물 및 소수성 이온 로딩의 확인은 우선 상기 미세구들을 아세토니트릴에 용해시킨 후, 물로 희석하여 중합체를 침전시킴으로써 달성된다. 생성된 상등액을 RP-HPLC로 분석한다. 분석은 PEG-GLP-1에 대하여 2 % 내지 18 %인 약물 로딩과 파모익 산은 약 0.3 % 내지 0.5 %를 갖는 파모익 산을 포함한 PEG-GLP-1 로딩된 미세구가 제조되었음을 보여준다. RP-HPLC 결과는 파모익 산이 상기 미세구들에 혼입되었음을 확인해 주었다.
입자 크기들은 베크만 (Beckman) 입자 분석기를 사용하여 측정되었다. 상기 입자들의 평균 직경은 20 내지 45 ㎛이며, 이는 27 게이지 주사기를 사용하여 피하에 편리하게 투여될 수 있는 범위이다. 광학 현미경으로 관찰된 상기 입자들은 최소한의 표면 인공물 또는 봉입물 (inclusion)로 부드러운 구체를 보여준다. 또한 상기 입자들은 의학적으로 활성인 작용제를 포함한 일부 통상적인 입자보다 더 적은 표면 인공물 및 봉입물을 가진다. 도 7A는 파모익 산을 가지는 PEG-GLP-1이 로딩된 PLGA 502 미세구들의 광학 현미경 사진을 도시한다. 도 7A의 상기 입자들은 16 ㎛의 D10, 33 ㎛의 D50, 50 ㎛의 D90을 가진다. 도 7B는 PEG-인슐린 및 PEG-GLP-1 및 파모익 산의 프리믹스가 로딩된 PLGA 502 미세구들의 광학 현미경 사진을 도시한다. 도 7B의 상기 입자들은 18 ㎛의 D10, 30 ㎛의 D50, 42 ㎛의 D90을 가진다. 측정된 상기 입자 크기들은 주사 가능한 직경 주위의 조밀한 분포를 보여준다.
1차 버스트 방출 연구를 위해, 170 mg의 다양한 PLGA 중합체, 30 mg의 PEG-GLP-1, 및 50 ㎕의 파모익 산 용액 (DMF 중 50 mg/ml)을 사용하여 미세구들을 준비하였다. PLGA, PEG-GLP-1 및 DMF 50 ㎕가 있거나 없는 대조 미세구들도 준비하였다. 상기 미세구는, 동결 건조시킨 다음, 0.4 % PVA 및 0.05 % 소듐 아지드(sodium azide)에 현탁시키고 37 ℃에서 로티세리-유사 혼합과 함께 인큐베이션시켰다. 24 시간 후, 상기 현탁액들을 원심 분리하고, 상기 상등액을 RP-HPLC로 분석하여 방출된 페길화 펩티드의 양을 표준 곡선에 따라 정량화하였다. 표 1은 초기에 상기 미세구들 내에 존재하는 총 페길화 펩티드의 백분율을 나타낸다. 낮은 1차 버스트 백분율이 일반적으로 치료에서 바람직할 수 있다. 표 1의 데이터로 미루어 보면, 상기 파모익 산은 약 12-18 kDa (PLGA 502 및 PLGA 752)의 분자 범위를 갖는 PLGA 중합체들을 사용하여 제조된 미세구로부터 PEG-GLP-1의 1차 버스트를 최소화하였다. PLGA 503을 갖는 미세구들에 있어서, 파모익 산은 상기 버스트를 증가시켰다. 표 1은 버스트 양의 변화가 상기 DMF 용매가 아닌 상기 파모익 산의 결과일 것 같다는 것을 또한 보여준다.
다른 PLGA로 제조된 미세구로부터의 버스트 백분율에 대한 파모익 산의 효과
PLGA 첨가물 없음 파모익 산 + DMF DMF
502 24.5 1.2 15.4
503 0 8.5 0
752 24 4.6 18.2
753 0 0 0
연장된 방출 연구들을 위하여, 170 mg의 다양한 PLGA 중합체, 30 mg의 PEG-GLP-1, 및 50 ㎕의 파모익 산 용액 (DMF 내 50 mg/ml)으로 미세구들을 준비했다. PLGA, PEG-GLP-1 및 50 ㎕의 DMF가 있거나 없는 대조 미세구들도 준비하였다. 상기 미세구는, 동결 건조시킨 다음, 0.4 % PVA 및 0.05 % 소듐 아지드에 현탁시키고 37 ℃에서 로티세리-유사 혼합과 함께 인큐베이션시켰다. 특정 시점 후에, 상기 현탁액을 원심 분리하고, 상기 상등액을 표준 곡선에 기초하여 정량 된, 방출된 페길화 펩티드의 양으로 RP-HPLC에 의해 분석하였다. 도 8 및 9는 미세구들에 대한 이들 연장된 방출 연구의 결과의 그래프들을 보여준다. 상기 도면들은 초기에 상기 미세구들 내에 존재하는 총 페길화 펩티드의 백분율로서의 값들을 보여준다. 도 8 및 9는 상기 파모익 산이 PEG-GLP-1의 상기 1차 방출을 최소화하지만 최종 방출 특성에 거의 영향을 미치지 않음을 보여준다. 오히려, 완전 방출의 시기는 대부분 상기 PLGA 중합체의 소수성에 좌우된다. PLGA 502는 락티드 대 글리콜리드의 50:50 비율을 가지며, PLGA 752는 락티드 대 글리콜리드의 75:25 비율을 가진다. 락티드 대 글리콜리드의 비율이 높을수록 더 소수성인 PLGA 중합체가 된다. 따라서, PLGA 752는 PLGA 502보다 PEG-GLP-1을 방출하는데 더 오래 걸렸다.
GLP-1 수용체에 대한 페길화된 GLP-1 화합물의 시험관 내 (in vitro) 결합 친화도를 측정하기 위해 비아코르 (Biacore, GE Healthcare) 연구를 수행하였다. 상기 GLP-1 수용체는 바이오센서 표면에 공유적으로 고정되었고, 상기 페길화된 GLP-1 화합물 또는 GLP-1이 상기 표면 위에 주사되었다. GLP-1 수용체 결합에 대한 평형 해리 상수 (K D) 는 5 kDa-PEG-GLP-1 (Cys 유사체)의 경우 1.6 μM 이었고, 개질되지 않은 GLP-1의 경우 K D 는 1.0 μM이었다. 상기 수용체와 상기 N-말단 페길화 펩티드 사이의 극히 약한 상호 작용의 결과로서, N-말단 5 kDA-PEG-GLP-1에 대한 평형 상수를 결정할 수 없었다. PEG 중합체를 C-말단에 부착시키는 것은 GLP-1의 비활성 (specific activity)에 유의하게 영향을 미치지 않을 수 있는 반면, PEG 중합체를 N-말단에 부착시키는 것은 수용체 결합을 간섭할 수 있다.
페길화된 상기 GLP-1 콘쥬게이트의 시험관 내 생체활성은 CHO-K1/GLP1/Gα15를 사용하고 세포 내 칼슘 가동화 (mobilization)의 GLP-1-유도된 농도-의존성 자극을 모니터링하는 세포-기반 GLP-1 수용체 결합 분석으로 측정되었다. 상기 세포들은 GLP-1 수용체 작용제의 자극에 앞서 칼슘-4 (Calcium-4)로 적재되었다. 상기 세포 내 칼슘 변화는 플렉스테이션 (FlexStation)에 의해 측정되었다. 상대 형광 단위 (relative fluorescent units: RFU)는 GLP-1의 누적 용량 (5배 희석) 로그에 대해 도시되었다. 표 2는 최고 활성 수준의 50 %에 도달한 농도인 EC50을 보여준다. 낮은 EC50은 더 높은 활성을 나타낸다. 실시예 12의 비아코르 데이터와 일치하게, C-말단 페길화 GLP-1은 비변형된 GLP-1 펩티드와 비교하여 거의 완전 활성을 나타내었다. 상기 C-말단 페길화 GLP-1의 상기 5 kDa PEG는 활성에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 상기 N-말단 페길화 GLP-1 펩티드들의 비활성은 C-말단 페길화 GLP-1과 비교하여 유의하게 감소되었다. N-말단 페길화된 GLP-1에 대해 5 kDa PEG 대신에 2 kDa PEG를 사용하는 것은 활성에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다.
GLP-1 수용체 결합 데이터
화합물 EC 50 (M)
GLP-1 (7-36) 3.80 x 10-7
5 kDa-PEG-Cys(37)-GLP-1 3.36 x 10-7
5 kDa-PEG-N-term-GLP-1 1.3 x 10-5
2 kDa-PEG-N-term-GLP-1 3.41 x 10-5
상기 PEG-GLP-1, PEG-인슐린, 및 파모익 산을 함유하는 이중 펩티드 로딩된 미세구를 오일/물 단일-유화액 용매 추출/증발 공정을 사용하여 제조하였다. 오일 상은 2 mL의 디클로로 메탄에 용해된 PLGA 중합체 170 mg, PEG- 인슐린 10 mg, PEG-GLP-1 20 mg 및 파모익 산 2.5mg (DMF 중 50 mg/mL의 파모익 산 저장원액 (stock)으로부터)로 이루어져 있다. 오일 상을 5 mL의 1 % w/v PVA로 볼텍싱하여 유화시키고, 일차 유화액을 100 mL의 0.3 % PVA에 300 rpm으로 교반하면서 첨가하였다. 그 후, 약 10 분 후에 150 mL의 2 % IPA를 첨가하고, 용매 증발을 촉진하기 위해 현탁액을 교반시켰다. 3 시간 후, 상기 경화된 미세구를 200 mL의 정제수로 3 회 세척하고 동결 건조시켰다.
약물 동역학 연구는 스프라그 다울리 (Sprague Dawley) 수컷 쥐 (Rat)를 이용한 20 일 연구에서 수행되었다. 쥐 (군 당 6 마리)에게 각각 PEG-GLP-1 로드된 미세구 (microspheres: MS) 또는 이중 로딩된 PEG-GLP-1 및 PEG-인슐린 미세구 (프리믹스)의 피하 주사를 주었다. PEG-GLP-1 MS와 프리믹스는 모두 파모익 산과 PLGA 502를 포함하고 있었다. 추가적인 대조군은 플라시보 군을 포함하였고, 이는 희석액 (소듐 카르복시메틸셀룰로오스 [1 %], D-만니톨 [5 %] 및 폴리소르베이트 20 [0.1 %])만 있었다. 생체 내 방출 프로필은 소정 시점에서의 혈장 샘플의 수집 후 상기 샘플 (EM Millipore Anti-GLP-1 키트)에 의해 결정되었다. 도 10 및 11은 미세구 투여 후 쥐 혈장 샘플에서의 GLP-1 또는 인슐린의 약물 동역학 분석을 보여준다. 두 경우 모두에서, 페길화 펩티드는 생체 내에서 약 17 일 동안 피크 농도로 방출되었다. 상기 GLP-1 방출 특성은 PEG-인슐린을 포함시키는 것에 유의한 영향을 받지 않았다. 프리믹스 미세구를 가지는 인슐린의 방출은 GLP-1과 거의 같은 시간에 일어났다. 따라서, 프리믹스 미세구는 비-프리믹스 미세구와 거의 동시에 의학적 활성제를 방출하는 것으로 관찰되었다.
엔푸비르티드 및 파모익 산을 포함한 PLGA 미세구는 o/w 단일-유화액 용매 추출/증발 공정을 사용하여 준비되었다. 엔푸비르티드는 페길화되지 않았다. 오일 상은 170 mg의 PLGA 502, 30 mg의 엔푸비르티드, 8 mg의 파모익 산 및 2 mL의 디클로로메탄으로 이루어져 있다. 오일 상을 5 mL의 1 % w/v PVA로 볼텍싱 (vortexing)하여 유화시킨 후, 1 차 유화액을 100 mL의 0.3 % PVA에 300 rpm으로 교반하면서 첨가하였다. 그 후 약 10 분 후 2 % IPA 150 mL를 첨가하고, 현탁액을 교반하여 미세구 경화를 촉진시켰다. 3 시간 후, 상기 경화된 미세구를 여과하고, 다량의 이중 증류 된 H2O로 세척하고, 동결 건조시켰다. 파모익 산을 혼합물에 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 본 실시예에서 기재한 바와 같게 제2 로트(lot)의 미세구를 또한 제조하였다. 파모익 산이 포함된 엔푸비르티드 미세구의 입자 크기 분석은 파모익 산이 없는 엔푸비르티드 미세구 (평균 크기 : 32.75 μM, SD : 34.07 μM)에 비해 더 큰 균질성 (평균 크기 : 28 μM, SD : 9.5 μM)을 보였다.
PLGA, PEG-GLP-1, 파모익 산 및 N-메틸 피릴리돈 (N-methyl pyrrilidone: NMP)을 함유하는 인 시튜 (In situ) 제형을 제조하였다. 먼저, 340 mg의 PLGA (또는 PLGA 503, PLGA 752 또는 PLGA 753)를 1 mL의 NMP에 용해시켰다. 다음으로, 30 mg의 PEG-GLP-1을 2.5 mg의 파모익 산 (DMSO 중 200 mg/ml의 저장원액 (stock)으로부터)과 함께 첨가하였다. 상기 혼합물을 맑게 될 때까지 부드럽게 휘저었다. 방출을 위해 각 용액을 투석 카세트 (Slide-A-lyzer 3.5 kDa cutoff)에 넣고 900 mL의 인산염 버퍼 식염수와 0.05 % 폴리소르베이트의 비커에 현탁시켰다. 투석 버퍼는 실온에서 밤새 부드럽게 교반되었다. 실온에서 16 시간 후, 그 상부의 액체층과 함께 디팟 (depot)이 상기 카세트 내에 형성되었다. 액체와 고체를 분리하고, RP-HPLC 분석에 의해 PEG-GLP-1 함량을 결정하였다. 개별 디팟에 대하여 계산된 버스트는 PLGA 503 중합체의 경우 11 %, PLGA 752 중합체의 경우 62 %, PLGA 753 중합체의 경우 40 %였다. 버스트는 PLGA 중합체의 소수성에 의해 영향을 받는 것으로 관찰되었다.
PLGA, PEG-GLP-1, 파모익 산 및 FDA-승인받은 용매의 혼합물을 포함하는 상기 작은 범위에 포함되는 인 시튜 제형을 준비하였다. 먼저, 340 mg의 PLGA 752를 50 % NMP 및 50 % 벤질 벤조에이트 또는 50 % DMSO 및 50 % 벤질 벤조에이트의 혼합물의 혼합물 1 mL에 용해시켰다. 다음으로, 30 mg의 PEG-GLP-1을 2.5 mg의 파모익 산 (DMSO 중 200 mg/ml의 저장원액으로부터)과 함께 첨가하였다. 상기 혼합물을 맑게 될 때까지 부드럽게 휘저었다. 방출을 위해 각 용액을 투석 카세트 (Slide-A-lyzer 3.5 kDa cutoff)에 넣고 900 mL의 인산염 버퍼 식염수와 0.05 % 폴리소르베이트의 비커에 현탁시켰다. 실온에서 16 시간 후, 그 상부의 액체층과 함께 디팟(depot)이 상기 카세트 내에 형성되었다. 상기 액체와 고체를 분리하고, RP-HPLC 분석에 의해 PEG-GLP-1 함량을 결정하였다. 인 시튜 제형에 기초한 DMSO : 벤질 벤조에이트 혼합물에 대하여 계산된 버스트는 2.6 % 였고, NMP : 벤질 벤조에이트에 대하여 계산된 버스트는 0.2 %였다. DMSO는 NMP보다 극성이다. 원하는 방출 속도 (매주 vs. 매월 투약)는 PLGA의 소수성 및 농도, 상기 용매의 수 혼화성 및/또는 파모익 산의 첨가에 기초하여 조정될 수 있다.
실시예 1 내지 18은 GLP-1, 인슐린 및/또는 엔푸비르티드 대신 인간 성장 호르몬, 인슐린, 엔푸비르티드, 부갑상샘 호르몬, PTH의 단편, 옥트레오티드 또는 다른 의학적으로 활성인 작용제로 반복되었다. 실시예들은 또한 실시예 1 내지 19의 임의의 조성물을 위한 유기 용매로 미세구 및 조성물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이들 실시예들은 종래의 조성물 및 방법에 비해 우수한 농도 프로필 및 다른 특성을 나타냈다.
본 설명에서, 설명의 목적을 위해, 본 기술의 다양한 실시예들에 대한 이해를 제공하기 위해 많은 세부사항이 개시되었다. 그러나, 어떠한 실시예는 이러한 세부사항들 중 일부 없이 또는 부가적 세부사항과 함께 실시될 수 있음은 당업자에게 명확할 것이다.
몇 가지 실시예를 기재하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 변형, 대안적인 구성 및 등가물을 사용할 수 있음은 당업자에게 인식될 것이다. 또한, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 다수의 잘 알려진 프로세스 및 요소가 기술되지 않았다. 또한, 임의의 특정 실시예에 대한 세부사항은 그 실시예에 대한 변이물에 항상 존재하는 것은 아닐 수도 있고, 또는 다른 실시예에 추가될 수도 있다.
수치의 범위가 제공되는 경우, 문맥상 명확하게 달리 지시하지 않는 한 그 범위의 상한과 하한 사이에서, 하한 단위의 1/10까지의 각 개입된 수치 (intervening value)가 구체적으로 개시됨을 이해할 수 있다. 선언된 범위 (stated range) 중 임의의 선언된 수치 또는 개입된 수치와, 상기 선언된 범위 중 임의의 다른 선언된 수치 또는 개입된 수치 사이의 각각의 더 작은 범위가 포함된다. 상기 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 상기 범위 중에 포함 또는 배제될 수 있고, 어느 한쪽 한계수치 (limit), 어느 쪽 한계수치도 포함되지 않거나, 또는 양쪽 한계수치 모두가 상기 더 작은 범위에 포함된 각 범위는, 상기 선언된 범위에서 어떤 특별히 배제한 한계수치의 적용을 받으면서, 또한 본 발명에 포함된다. 상기 선언된 범위가 상기 한계수치들 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 상기 포함된 한계수치들 중 하나 또는 둘 다를 제외한 범위들도 또한 포함된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "방법 (a method)"에 대한 언급은 복수의 그러한 방법들을 포함하고, "단백질 (the protein)"에 대한 언급은 당업자에게 공지된 하나 이상의 단백질 및 이의 등가물에 대한 언급을 포함한다. 본 발명은 이제 명확성 및 이해의 목적으로 상세하게 설명되었다. 그러나, 임의의 변화 및 변형이 첨부된 청구범위의 범위 내에서 실시될 수 있다.

Claims (40)

  1. 생분해성 중합체; 및 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트 (protein-polyethylene glycol conjugate)와 유기산의 소수성 음이온 (a hydrophobic anion of an organic acid), 단백질과 상기 유기산의 상기 소수성 음이온, 및 이들의 조합들로 구성된 군에서 선택된 단백질 혼합물을 포함하는 미세구.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트의 상기 단백질 또는 상기 단백질은 인간 성장 호르몬을 포함하는 것인 미세구.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트의 상기 단백질 또는 상기 단백질은 글루카곤-유사 펩티드-1을 포함하는 것인 미세구.
  4. 청구항 3에 있어서, 인슐린-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트를 더 포함하는 것인 미세구.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트의 상기 단백질 또는 상기 단백질은 인슐린, 부갑상샘 호르몬, 부갑상샘 호르몬의 단편, 엔푸비르티드 (enfuvirtide), 및 옥트레오티드 (octreotide)로 구성된 군에서 선택된 것인 미세구.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 유기산은 파모익 산 (pamoic acid), 도큐세이트 히드로겐 (docusate hydrogen), 푸로익 산 (furoic acid), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 미세구.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질 혼합물은 상기 유기산의 상기 소수성 음이온을 포함하고, 상기 유기산의 상기 소수성 음이온은 지방산 음이온, 인지질 음이온, 폴리스티렌 술포네이트 음이온, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 미세구.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 소수성 음이온은 상기 인지질 음이온을 포함하고, 상기 인지질 음이온은 포스파디딜콜린, 포스파티딜세린, 포스파티딜이노시톨, 포스파티딜에탄올아민, 포스포콜린, 또는 이들의 혼합물인 것인 미세구.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질 혼합물은 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트를 포함하고, 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트의 상기 폴리에틸렌 글리콜은 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 알데히드를 포함하는 것인 미세구.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질 혼합물은 상기 유기산의 상기 소수성 음이온을 포함하고, 상기 유기산은 파모익 산을 포함하고, 상기 소수성 음이온은 파모에이트 음이온 (pamoate anion)을 포함하는 것인 미세구.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질 혼합물은 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트 및 상기 유기산의 상기 소수성 음이온을 포함하고, 상기 유기산의 상기 소수성 음이온의 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트에 대한 몰 비율이 1:1 내지 11:1인 것인 미세구.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 단백질 혼합물은 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트를 포함하고, 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트는 모노페길화 (monoPEGylated) 콘쥬게이트를 포함하는 것인 미세구.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 생분해성 중합체는 폴리락티드; 폴리글리콜리드; 폴리(d,1-락티드-co-글리콜리드); 폴리카프로락톤; 폴리오토에스테르 (polyorthoester); 폴리에스테르와 폴리에테르의 공중합체; 및 폴리락티드와 폴리에틸렌글리콜의 공중합체로 구성된 군에서 선택된 것인 미세구.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 생분해성 중합체는 폴리(d,1-락티드-co-글리콜리드)를 포함하는 것인 미세구.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 생분해성 중합체는 분자량이 7,000 Da 내지 17,000 Da인 것인 미세구.
  16. 증가된 소수성을 가지는 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 제조하는 방법으로서,
    단백질과 pH 버퍼를 포함하는 수성 단백질 용액을 제공하는 단계;
    폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계; 및
    소수성 유기산으로 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계로서, 상기 양성자화는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 소수성을 증가시키는 소수성 음이온을 가진 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성하는 것인 단계를 포함하는 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시키는 단계는 상기 폴리에틸렌 글리콜과 상기 단백질 사이에 아민 결합, 아미드 결합, 에스테르 결합, 또는 디술피드 결합을 형성하는 단계, 또는 상기 단백질의 시스테인 잔기에 티올-반응성 폴리에틸렌 글리콜 (thiol-reactive polyethylene glycol)을 부착하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  18. 증가된 소수성을 가지는 단백질-PEG 콘쥬게이트를 제조하는 방법으로서,
    단백질과 pH 버퍼를 포함하는 수성 단백질 용액을 제공하는 단계; 및
    폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계로서, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 상기 단백질보다 높은 소수성을 가지는 것인 단계를 포함하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 소수성 유기산으로 상기 단백질의 아미노기를 양성자화시키는 단계를 포함하지 않는 것인 방법.
  20. 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 포함하는 제어된-방출 (controlled-release) 미세구들을 제조하는 방법으로서,
    단백질과 pH 버퍼를 포함하는 수성 단백질 용액을 제공하는 단계;
    폴리에틸렌 글리콜을 상기 단백질과 반응시켜 단백질-PEG 콘쥬게이트를 형성시키는 단계;
    유기 상에서 소수성 유기산으로 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계로서, 상기 양성자화는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성하는 것인 단계;
    상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 유기 용매에 생분해성 중합체와 함께 혼합하여 혼합물을 형성시키는 단계로서, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 상기 소수성 음이온은 상기 유기 용매에서 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용해도를 증가시키는 것인 단계;
    상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염과 상기 생분해성 중합체의 상기 혼합물을 수성 용액에서 유화시켜 유화된 혼합물을 형성시키는 단계; 및
    상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염과 상기 생분해성 중합체의 상기 유화된 혼합물을 상기 제어된-방출 미세구들로 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
  21. 생분해성 중합체; 유기 용매; 및 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트와 유기산의 소수성 음이온, 단백질과 상기 유기산의 상기 소수성 음이온, 및 이들의 조합들로 구성된 군에서 선택되는 단백질 혼합물을 포함하는 조성물로서, 용액 또는 현탁액으로 제공된 것인 조성물.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 조성물은 상기 용액으로 제공된 조성물.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 조성물은 상기 현탁액으로 제공된 조성물.
  24. 청구항 21에 있어서, 상기 단백질-폴리에틸렌 글리콜 콘쥬게이트의 단백질 또는 상기 단백질은 인간 성장 호르몬, 글루카곤-유사 펩티드-1, 인슐린, 부갑상샘 호르몬, 부갑상샘 호르몬의 단편, 엔푸비르티드, 및 옥트레오티드로 구성된 군에서 선택되는 것인 조성물.
  25. 청구항 21에 있어서, 상기 유기산은 파모익 산, 도큐세이트 히드로겐, 푸로익 산, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 조성물.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 단백질 혼합물은 상기 단백질 및 상기 유기산의 상기 소수성 음이온을 포함하고, 상기 유기산의 상기 소수성 음이온은 지방산 음이온, 인지질 음이온, 폴리스티렌 술포네이트 음이온, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 조성물.
  27. 청구항 21에 있어서, 상기 유기 용매는 N-메틸 피롤리돈, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 글리콜, 에틸 벤조에이트, 벤질 벤조에이트, 트리아세틴, PEG 400, 또는 이들의 혼합물인 조성물.
  28. 청구항 21에 있어서, 상기 생분해성 중합체는 폴리락티드; 폴리글리콜리드; 폴리(d,1-락티드-co-글리콜리드); 폴리카프로락톤; 폴리오토에스테르; 폴리에스테르와 폴리에테르의 공중합체; 및 폴리락티드와 폴리에틸렌글리콜의 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 것인 조성물.
  29. 청구항 21에 있어서, 상기 생분해성 중합체는 폴리(d,1-락티드-co-글리콜리드)를 포함하는 것인 조성물.
  30. 청구항 21에 있어서, 상기 생분해성 중합체는 분자량이 24,000 Da 내지 38,000 Da인 것인 조성물.
  31. 청구항 21에 있어서, 상기 생분해성 중합체는 약 50% 이하의 락티드 및 약 50% 이상의 글리콜리드를 포함하는 것인 조성물.
  32. 생분해성 중합체와 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 방법으로서,
    단백질-PEG 콘쥬게이트를 제공하는 단계로서, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염이 없는 것인 단계;
    상기 생분해성 중합체, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트, 소수성 유기산, 및 유기 용매를 혼합물로 혼합하는 단계;
    상기 단백질-PEG 콘쥬게이트와 상기 소수성 유기산의 음이온을 포함하는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성하는 단계;
    상기 혼합물을 교반하여 상기 용액 또는 상기 현탁액을 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
  33. 청구항 32에 있어서, 상기 유기 용매는 N-메틸 피롤리돈, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 글리콜, 에틸 벤조에이트, 벤질 벤조에이트, 트리아세틴, PEG 400, 또는 이들의 혼합물인 것인 방법.
  34. 청구항 32에 있어서, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 제1 단백질-PEG 콘쥬게이트이고, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 글루카곤-유사 펩티드-1-PEG 콘쥬게이트를 포함하고, 혼합하는 단계는 제2 단백질-PEG 콘쥬게이트를 상기 생분해성 중합체, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트, 상기 소수성 유기산, 및 상기 유기 용매와 함께 상기 혼합물에 혼합하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 단백질-PEG 콘쥬게이트는 인슐린-PEG 콘쥬게이트를 포함하는 것인 방법.
  35. 생분해성 중합체와 단백질-PEG 콘쥬게이트 염의 용액 또는 현탁액을 제조하는 방법으로서,
    상기 생분해성 중합체를 유기 용매에 용해시켜 혼합물을 형성시키는 단계;
    상기 혼합물에 단백질-PEG 콘쥬게이트와 소수성 유기산을 첨가하는 단계;
    상기 소수성 유기산으로 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트의 아미노기를 양성자화시키는 단계로서, 양성자화는 소수성 음이온을 가지는 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 형성시키는 것인 단계;
    상기 혼합물을 교반하여 상기 용액 또는 상기 현탁액을 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
  36. 청구항 35에 있어서, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트 염을 상기 유기 용매에 용해시키는 단계를 포함하지 않는 것인 방법.
  37. 청구항 35에 있어서, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 인간 성장 호르몬, 글루카곤-유사 펩티드-1, 인슐린, 부갑상샘 호르몬, 부갑상샘 호르몬의 단편, 엔푸비르티드, 및 옥트레오티드로 구성된 군에서 선택되는 단백질을 포함하는 것인 방법.
  38. 청구항 35에 있어서, 상기 소수성 유기산은 파모익 산, 도큐세이트 히드로겐, 푸로익 산, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  39. 청구항 35에 있어서, 상기 유기 용매는 N-메틸 피롤리돈, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 글리콜, 에틸 벤조에이트, 벤질 벤조에이트, 트리아세틴, PEG 400, 또는 이들의 혼합물인 것인 방법.
  40. 청구항 35에 있어서, 상기 단백질-PEG 콘쥬게이트는 폴리에틸렌 글리콜과 단백질 사이에 아미드 결합, 에스테르 결합, 또는 디술피드 결합, 또는 상기 단백질의 시스테인 잔기에 부착된 티올-반응성 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 것인 방법.
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