NO314064B1 - Stabile liposom-cytokin-preparater og fremgangsmåte for fremstilling derav - Google Patents

Stabile liposom-cytokin-preparater og fremgangsmåte for fremstilling derav Download PDF

Info

Publication number
NO314064B1
NO314064B1 NO19952210A NO952210A NO314064B1 NO 314064 B1 NO314064 B1 NO 314064B1 NO 19952210 A NO19952210 A NO 19952210A NO 952210 A NO952210 A NO 952210A NO 314064 B1 NO314064 B1 NO 314064B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
csf
mgdf
preparation
cytokine
liposome
Prior art date
Application number
NO19952210A
Other languages
English (en)
Other versions
NO952210L (no
NO952210D0 (no
Inventor
David Collins
Younsik Cha
Original Assignee
Amgen Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amgen Inc filed Critical Amgen Inc
Publication of NO952210D0 publication Critical patent/NO952210D0/no
Publication of NO952210L publication Critical patent/NO952210L/no
Publication of NO314064B1 publication Critical patent/NO314064B1/no

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/10Dispersions; Emulsions
    • A61K9/127Liposomes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/19Cytokines; Lymphokines; Interferons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/19Cytokines; Lymphokines; Interferons
    • A61K38/193Colony stimulating factors [CSF]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/56Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule
    • A61K47/59Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyureas or polyurethanes
    • A61K47/60Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyureas or polyurethanes the organic macromolecular compound being a polyoxyalkylene oligomer, polymer or dendrimer, e.g. PEG, PPG, PEO or polyglycerol
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P7/00Drugs for disorders of the blood or the extracellular fluid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Description

O ppfinnelsens bakgrunn
Foreliggende oppfinnelse vedrører cytokin-fosfolipidstrukturer som kan anvendes til stabilisering av sekundær- og tertiærstrukturen til cytokiner som er i stand til å gå over i den smeltede, globulære tilstand. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen preparater av cytokin og en fosfolipidliposomvesikkel med forøkt stabilitet, samt fremgangsmåte for fremstilling derav.
Flere proteiner er blitt påvist å gå over i en smeltet, globulær tilstand (MGS). Van der Goot, F.G., Nature 354, 408-410 (1991). Proteiner i den smeltede, globulære tilstand har sekundærstruktur som kan sammenlignes med det naturlig forekommende protein selv om de mangler rigid tertiærstruktur. Pitsyn et al., FEBS Letters 262:1,20-24 (1990). I noen tilfeller ledsages overgang til denne tilstanden av eksponering av tidligere gjemte, hydrofobe områder i proteinet. Ved å eksponere kritiske, hydrofobe rester kan MGS være et mellomprodukt i aggregeringen og ut-fellingen av proteiner. MGS-konformasjonen kan påvises ved å sammenligne den sirkulære dikroisme i det fjerne UV-område med spektrene til aromatiske sidekjeder (nær-UV-sirkulærdikroisme og fluorescens). Den smeltede, globulære tilstand oppviser aromatiske gruppespektrumendringer i fravær av endringer i fjern-UV-sirkulærdikroisme, Bychkova et al., FEBS Letters 255:231-234 (1988), og kan være invol-vert i membrangjennomtrengning av noen proteiner Bychkova et al., FEBS Letters 235:231-234 (1988); Van der Goot, F.G., Nature 354, 408-410 (1991).
To proteiner som er kjent for overgang til MGS før aggregasjon, er granulocyttkolonistimulerende faktor (G-CSF) og granulocyttmakrofagkolonistimu-lerende faktor (GM-CSF). Selv om disse to proteinene kan stabiliseres under visse, bestemte betingelser, foreligger det et behov for å forlenge lagringstiden til disse materialene ved å stabilisere sekundær- og tertiærstrukturen til proteinene.
Human, rekombinant G-CSF stimulerer selektivt nøytrofiler, en type hvite blodlegemer som brukes for å bekjempe infeksjon. For tiden er Filgrastim, en rekombinant G-CSF, tilgjengelig for terapeutisk anvendelse. Strukturen til G-CSF under forskjellige tilstander er blitt grundig undersøkt; Lu et al., J. Biol. Chem. vol. 267, 8770-8777 (1992). På grunn av dens hydrofobe karakteristika er G-CSF vanskelig å formulere for forlenget lagringstid. Formuleringer av visse hydrofobe proteiner taper aktivitet på grunn av dannelse av dimeraggregater og aggregater av høyere orden (makroområde) under langvarig lagring. Andre kjemiske endringer, slik som deamidering og oksidasjon, kan også inntre ved lagring. I tillegg må G-CSF-for-mulatoren beskytte mot denaturering, og det må særlig ses til at stabiliteten av proteinets sekundær- og tertiærstruktur opprettholdes.
Human GM-CSF er et 22-kDa glykoprotein som kontinuerlig kreves for proliferasjonen av makrofag- og granulocyttforløperceller in vitro. Den regulerer også disse forløpernes irreversible evne til å danne granulocytter og makrofager. Andre biologiske aktiviteter kan omfatte regulering av funksjonell aktivitet hos modne celletyper; Gough et al., Nature, 309, 763-767 (1984), og økning av kjemotaksis mot anerkjente, kjemiske tiltrekningsmidler; Williams et al., Hematology, 4. utgave
(1990). GM-CSF stimulerer også produksjonen av monocytter og kan således være nyttig ved behandlingen av monocyttsykdommer, slik som monocytopeni.
Human-GM-CSF kan oppnås og renses fra en rekke kilder. Fremgangsmåter for fremstilling av rekombinant human-GM-CSF er tidligere blitt beskrevet av Burgess et al., Blood, 69:1,43-51 (1987). US patentskrift 5 047 504 (Boone) har muliggjort fremstillingen av kommersielle mengder av GM-CSF i ikke-glykosylert form som et produkt av prokaryot vertscelleekspresjon.
En måte som tidligere er blitt prøvd for å arbeide med slike proteiner som G-CSF og GM-CSF, er anvendelsen av liposomer. Liposomer er fullstendig lukkede lipiddobbeltlagsmembraner dannet av vannuoppløselige, polare lipider, særlig fosfolipider. Liposomvesikler kan ha et enkelt membrandobbeltlag (enlamellært) eller kan ha flere membrandobbeltlag (flerlamellært). Dobbeltlaget er satt sammen av to lipidmonolag som har et hydrofilt (polart) "hode"-område og et hydrofobt (ikke-polart) "hale"-område hvor de hydrofobe halene orienterer seg mot midten av dobbeltlaget, mens de hydrofile hodene orienterer seg mot vannfasen. Stabiliteten, rigiditeten og permeabiliteten til liposomer kan endres ved endringer i fosfolipidsammensetning-en, ved endringer i temperatur, ved innlemmelse av en sterol eller ved inkorporering av en ladet amfifil. Liposomers grunnleggende struktur kan lages ved hjelp av mange forskjellige teknikker som er kjent innen faget.
Ved fremgangsmåten for dannelse av liposomer kan de fange inn vann-oppløsninger i de vandige kanalene og frigjøre dem med varierende hastigheter. Etter oppdagelsen av at liposomer kan innføre enzymer i celler og endre deres metabolisme (Gregoriadis, New Engl. J. Med. 295, 704-710, 765-770 (1976)), ble liposomer ansett for å være svaret på etterspørselen etter målrettet legemiddelavlevering. Som et resultat av dette, foregår det ganske mye utviklingsforskning innen den farmasøytiske industri som omfatter bruk av liposomer som sakte frigjørende depoter for legemidler, vitaminer og proteiner som er sekvestrert innenfor liposomets hydrofobe lag eller hydrofobe kjerne.
Vellykket bruk av liposomer som legemiddelbærere har vært begrenset ettersom forskernes forsøk på slik bruk har støtt på flere problemer. For eksempel er liposomer kjent for å virke som sterke, immunologiske hjelpestoffer for innelukkede antigener, og det må utøves forsiktighet når enzymer eller andre proteiner av xenogen opprinnelse innelukkes i liposomene. Diffusjonshastigheten til legemidlet er dessuten vanskelig å regulere. Dette er en funksjon av den iboende ustabilitet hos liposomene og tilstedeværelsen av visse blodkomponenter som akselererer diffusjon av visse legemidler. I tillegg innelukkes noen stoffer i kraft av sin natur dårlig i liposomer og diffunderer derfor hurtig i blodomløpet. Endelig har det vært et problem med mål-retting mot andre celler eller organer enn leveren og milten. En utmerket oversikt over liposomer, stoffer som har vært inkorporert i liposomer og problemene forbundet med bruk av liposomer som legemiddelbærere, er "Liposomes" av Gregory Gregoriaidis, som finnes i Drug Carriers in Biology and Medicine, kapittel 14, 287-341 (Academic Press, N.Y., 1979).
Selv om det har vært rapportert mye vedrørende forsøk på bruk av liposomer som legemiddelbærere, er det beskrevet lite vedrørende bruken av liposomer for det formål å øke lagringstiden til terapeutiske peptider eller proteiner ved å stabilisere strukturen til peptidet og/eller proteinet. I PCT/US90/05163, med tittelen 'Therapeutic Peptides and Proteins", Hostetler et al., beskrives bruk av tomme liposomer som et farmasøytisk akseptabelt fortynningsmiddel for å oppløseliggjøre poly-peptider og/eller proteiner for å forhindre akkumulering av polypeptidene og/eller proteinene i en grenseflate mellom luft og vann, og for å forhindre adsorpsjon av polypeptidene og/eller proteinene til beholderoverflater. I Hostetler et al. beskrives det at negativt ladet fosfolipid kan tilsettes i opptil ca. 50 mol%, og at fosfatidylcholin, et nøytralt fosfolipid, er det foretrukne liposom. I Hostetler et al. beskrives ikke en for-tynner som er påvist å stabilisere strukturen til et polypeptid og/eller protein.
I PCT/US91/07694, med tittelen "Preparation and Characterization of Liposomal Formulations of Tumor Necrosis Factor", Hung et al., beskrives et lipofilt, modifisert tumornekrosefaktormolekyl (TNF) forbundet til overflaten eller innkapslet i et liposom. De liposomale, lipofile TNF-molekyler rapporteres å ha forøkt stabilitet in vivo. Stabilitet refererer seg til en økning eller en økt tilbøyelighet hos TNF-lipo-somet til å lekke TNF til systemet in vivo. De foretrukne liposomer var nøytrale lipider. Hung et al. beskriver ikke et TNF-preparat hvor eksipiensene har en stabiliserende effekt på strukturen til proteinet.
Det kan ikke utledes noe fra litteraturen vedrørende det å bringe et protein, f.eks. G-CSF, i kontakt med en negativt ladet lipidvesikkel for derved å stabilisere proteinet direkte mot varmeindusert aggregasjon, denaturering, tap av aktivitet og utfolding av sekundærstrukturen. Det foreligger et behov for slike preparater som gir fordelen ved å kunne benyttes i formuleringsprosedyrer som krever høye temperaturer, samt som kan anvendes som nye avleveringsbærere (f.eks. oral administrering av pegylert G-CSF). Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer slike preparater.
O ppsummering av oppfinnelsen
Oppfinnelsen vedrører et preparat som er kjennetegnet ved at det omfatter et cytokin blandet med en fordannet intakt fosfolipidliposomvesikkel, hvor liposomvesikkelen er sammensatt av negativt ladede fosfolipider, hvor preparatet har minst et forhold på 25:1 (mol:moI) mellom liposom og cytokin, slik at det dannes et liposom-cytokin-kompleks, hvor bare en del av cytokinet er innføyd i lipiddelen av liposomvesikkelen, hvor liposom-cytokin-komplekset er direkte stabilisert mot utfolding av sekundærstrukturen til cytokinet, og hvor preparatet har forbedret lagringstid.
Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av et liposom-cytokin-preparat, som er kjennetegnet ved at et cytokin blandes med en fordannet intakt fosfolipid-liposom-vesikkel, hvor liposomvesikkelen er negativt ladet, hvor preparatet har minst et forhold på 25:1 (mohmol) mellom lipsom og cytokin, hvor bare en del av cytokinet er innføyd i lipiddelen av liposomvesikkelen, hvor liposom-cytokin-komplekset er direkte stabilisert mot utfolding av sekundærstrukturen til cytokinet, hvor preparatet har forbedret lagringstid, og liposom-cytokin-preparatet erholdes.
Foreliggende oppfinnelse er således rettet mot tilsetning av fosfolipidliposomvesikler, f.eks. lysofosfolipider eller andre liposomer, til et cytokin under betingelser med smeltet, globulær tilstand som direkte vil stabilisere sekundær-og tertiærstrukturen til proteinet, for derved å beskytte proteinet mot varmeindusert aggregasjon, denaturering og tap av aktivitet. Oppfinnelsen er særlig rettet mot stabile G-CSF-fosfolipid-preparater. Overraskende kan de foretrukne G-CSF-preparater sirkuleres flere ganger mellom 10 og 95°C med full gjenvinning av sekundær protein-struktur etter avkjøling. Preparatene har den doble fordel ved å være anvendbare for formuleringsprosedyrer som krever høye temperaturer, samt bruk i nye G-CSF-avleveringsbærere.
Ved en foretrukket utførelsesform omfatter protein-fosfolipid-komplekset et negativt ladet liposom som er valgt fra: dioleoylfosfatidylglyserol (DOPG), dimyristoylfosfatidylglyserol (DMPG), dipalmitoylfosfatidylglyserol (DPPG),
eggfosfatidylglyserol, dioleoylfosfatidyletanolamin (DOPE),
eggfosfatidyletanolamin, dioleoylfosfatidinsyre (DOPA),
dimyristoylfosfatidinsyre (DMPA), dipalmitoylfosfatidinsyre (DPPA), dioleoylfosfatidylserin (DOPS), dimyristoylfosfatidylserin (DMPS), dipalmitoylfosfatidylserin (DPPS), eggfosfatidylserin, lysofosfatidylglyserol, lysofosfatidyletanolamin, lysofosfatidylserin. DOPG, et negativt ladet, umettet fosfolipid, er spesielt foretrukket. Oppfinnelsen omfatter videre en pH opprettholdt i området 3,0-7,5, og et forhold mellom lipid og protein på minst 10:1.
Ytterligere elementer som gir foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, omfatter bruk av kjemisk modifiserte proteiner i protein-fosfolipid-komplekset, samt bruk av ett eller flere av de følgende: et isotonisitetsregulerende middel, et buffermiddel og et pH-regulerende middel. Som det vil forstås av fagfolk innen teknikken, omfatter oppfinnelsen stabile protein-fosfolipid-preparater med forskjellige kombinasjoner av disse ytterligere elementene.
Kort beskrivelse av tegningene
Figur 1 viser fluorescensemisjonsspektret til rhG-CSF i nærvær (kurve 1) og fravær (kurve 2) av DOPG-vesikler. Konsentrasjonen av rhG-CSF var 0,2 mg/ml. DOPG:rhG-CSF-forholdet (kurve 1) var 100:1 (mohmol). Figur 2 viser effekten av å øke forholdet mellom lipid og protein på rhG-CSF-fluorescensen. Fo er startfluorescensen (ikke noe lipid), og F henviser til fluorescensen etter tilsetning av lipid for å oppnå det angitte, molare forhold til lipid:rhG-CSF. Figur 2(a) viser F/F0(n) og maksimale emi-sjonsbølgelengder (A) for blandinger av DOPG:rhG-CSF. Figur 2(b) viser F/F0(n) og maksimale emisjons-bølgelengder (A) for blandinger av DOPC:rhG-CSF. Figur 3 viser Stern-Volmer-plottinger av slukkingen av rhG-CSF-fluorescens ved hjelp av Kl i fravær av (•) og nærvær (o) av DOPG-vesikler. Slukkingsforsøk ble utført ved å tilsette aliquoter av Kl til rhG-CSF (0,2 mg/ml) og DOPG:rhG-CSF (100:1 molar). Figur 4 viser slukking av rhG-CSF-tryptofanfluorescens etter tilsetning av pyrendekansyre. Emisjonsbølgelengden var 327 nm. DOPG:rhG-CSF-forholdet var 100:1 (molar). Figur 5 er en grafisk fremstilling som viser en sammenligning mellom F-styrkeendringer for rhG-CSF i fravær og nærvær av forskjellige lipider. I hvert tilfelle var lipid:protein-forholdet 100:1 (molar). Figur 6 er en grafisk fremstilling som viser en sammenligning mellom endringer i emisjonsmaksima for rhG-CSF i fravær og nærvær av forskjellige lipider.
I hvert tilfelle var lipid:protein-forholdet 100:1 (molar).
Figur 7 viser effekten av DMPC (kurve 2), DMPG (kurve 3) og DMPA (kurve 4) på CD til rhG-CSF (kurve 1). I hvert tilfelle var forholdet mellom lipid og protein 50:1 (molar) i vann, pH 6,0. Figur 8 viser effekten av å øke temperaturen på CD til rhG-CSF (kurve 1) eller DOPG:rhG-CSF (140:1 molar) (kurve 2). rhG-CSF-konsentrasjonen var 80 pig/ml i vann, pH 6,0. Temperaturen ble scannet fra 10-90°C ved en hastighet på 100°C/time. Figur 9 viser differensialscanningskalorimetritermogrammer for rhG-CSF (kurve 1) og DOPG:rhG-CSF (45:1 molar) (kurve 2). Konsentrasjonen av rhG-CSF i prøvene var 1 mg/ml (pH 7,0 i vann). Scanningshastigheten var 90°C/time. Figur 10 viser effekten av temperaturendringer på CD til rhG-CSF (kurve 1) og DOPG:rhG-CSF (140:1 molar) (kurve 2). Prøvene ble hurtig varmet opp til 95°C og avkjølt til 10°C som angitt ved hjelp av pilene. rhG-CSF-konsentrasjonen i prøvene var 80 /ig/ml, pH 6,0. Figur 11 viser effekten av temperaturendringer på CD til rhG-CSF (kurve 1) og DMPG:rhG-CSF (150:1 molar) (kurve 2). Prøvene ble varmet opp til 95°C og avkjølt til 10°C. rhG-CSF-konsentrasjonen i prøvene var 80 ( ig/ m\, pH 6,0. Figur 12 viser effekten av temperaturendringer på CD til rhG-CSF (kurve 1) og DPPG:rhG-CSF (150:1 molar) (kurve 2). Prøvene ble varmet opp til 95°C og avkjølt til 10°C. rhG-CSF-konsentrasjonen i prøvene var 80 fig/ml, pH 6,0. Figur 13 er en grafisk fremstilling som viser forskjellige lipiders evne til å stabilisere rhG-CSF under frysetørking. Lipid:protein-forholdet var 100:1 i hvert tilfelle. Stabilitet var basert på retensjon av aktivitet in vitro i benmargsanalysen. rhG-CSF overlever ikke alene frysetørkingsprosessen, så den anvendte kontroll er ube-handlet rhG-CSF i fravær av lipid. Figur 14 viser effektene av forskjellige lipider på aktiviteten in vivo av rhG-CSF. Aktivitet (WBC-telling) ble målt etter subkutan injeksjon av hamstere. rhG-CSF-dosen var 100/tg/kg med et 100:1 lipid:protein-forhold. Figur 15 viser effektene av forskjellige lipider på aktiviteten in vivo av rhG-CSF. Aktivitet (WBC-telling) ble målt etter subkutan injeksjon av hamstere. rhG-CSF-dosen var 100/xg/kg med et 50:1 lipid:protein-forhold. Figur 16 er en grafisk fremstilling som viser en sammenligning mellom F-styrkeendringer for CHO-G-CSF i fravær og nærvær av DOPG ved varierende pH-verdier. I hvert tilfelle var lipid:protein-forholdet 100:1 (molar). Figur 17 er en grafisk fremstilling som viser en sammenligning mellom endringer i emisjonsmaksima for CHO-G-CSF i fravær og nærvær av DOPG ved varierende pH-verdier. I hvert tilfelle var lipid:protein-forholdet 100:1 (molar).
Figur 18 viser effekten av temperaturendringer på CD til PEG-G-CSF
( ) og DMPG:PEG-G-CSF (17:1 molar) Prøvene ble varmet opp til 90°C og avkjølt til 10°C.
Figur 19 viser: (a) effekten av temperaturendringer på CD til G-CSF i PBS, pH 7,0. GM-CSF ved 10°C ( ) er sammenlignet med GM-CSF som ble varmet opp til 90°C og så avkjølt til 10°C (—); (b) effekten av temperaturendringer på CD til DPPG:PEG-G-CSF (17:1 molar). DPPG:GM-CSF ved 10°C ( ) er sammenlignet med DPPG:GM-CSF som ble varmet opp til 90°C og så avkjølt til 10°C
Nærmere beskrivelse
Preparatene ifølge foreliggende oppfinnelse er beskrevet nærmere i omtalen som følger, og er illustrert ved hjelp av eksemplene som er gitt nedenunder. Eksemplene viser forskjellige aspekter av oppfinnelsen og omfatter resultater av stabilitets- og biologisk aktivitetstesting av forskjellige cytokin-fosfolipid-preparater. Overraskende stabiliserte interaksjonen mellom cytokinene og lipidvesikkelen direkte proteinstrukturen til cytokinet, for derved å utøve en stabiliserende effekt på cytokinet selv under betingelser som fører til denaturering av cytokinet i fravær av lipid.
For bruk ved utøvelsen av foreliggende oppfinnelse har man tenkt på forskjellige cytokiner som er i stand til å gå over i den smeltede, globulære tilstand. Eksempler på cytokiner som det her er tenkt på, er forskjellige hematopoesefaktorer, slik som de tidligere nevnte G-CSF, GM-CSF, M-CSF, interferonene (a, jS og7), interleukinene (1-11), erytropoietin (EPO), fibroblastvekstfaktor, stamcellefaktor, en nervevekstfaktor, BDNF, NT3, blodplateavledet vekstfaktor og tumorvekstfaktor (alfa, beta). Andre cytokiner kan evalueres med hensyn på evne til overgang til MGS. Dersom det aktuelle cytokin er i stand til å gå over til MGS, kan det aktuelle cytokin bringes i kontakt med en negativt ladet liposomvesikkel, og de stabiliserende effekter kan evalueres.
Generelt kan G-CSF som kan anvendes ved utøvelsen av denne oppfinnelsen, være en naturlig forekommende form som er renisolert fra pattedyrorganismer, eller eventuelt et produkt av kjemiske synteseprosedyrer eller av prokaryot eller eukaryot vertsekspresjon av eksogene DNA-sekvenser erholdt ved hjelp av genom-eller cDNA-kloning eller ved hjelp av gensyntese. Egnede prokaryote verter omfatter forskjellige bakterieceller (f.eks. E. coli). Egnede eukaryote verter omfatter gjærceller (f.eks. S. cerevisiaé) og pattedyrceller (f.eks. ovarie fra kinesisk hamster, ape). Avhengig av den anvendte vert kan G-CSF-ekspresjonsproduktet være glykosylert med pattedyr- eller andre eukaryote karbohydrater, eller det kan være ikke-glykosylert. Foreliggende oppfinnelse omfatter bruken av hvilke som helst og alle slike former av G-CSF, selv om rekombinant G-CSF, spesielt E. co/i-avledet, er foretrukket ettersom de kommersielt sett er mest praktiske.
Den G-CSF som skal modifiseres kjemisk for anvendelse ved foreliggende oppfinnelse, kan også være enten naturlig human-G-CSF (nhG-CSF) eller produktet av en rekombinant nukleinsyreprosess, slik som prokaryot eller eukaryot vertscelleekspresjon. Generelt er den kjemiske modifikasjon som man har tenkt på, festingen av en kjemisk rest til selve G-CSF-molekylet. En oversiktsartikkel som beskriver proteinmodifikasjon og fusjonsproteiner, er Francis, Focus on Growth Factors 3:4-10 (mai, 1992) (utgitt av Mediscript, Mountview Court, Friern Barnet Lane, London N20 OLD, UK). Se f.eks. EP 0 401 384 med tittelen "Chemically Modified Granulocyte Colony Stimulating Factor", som beskriver materialer og metoder for fremstilling av G-CSF som det er festet polyetylenglykolmolekyler til. Festingen kan være ved binding, direkte til proteinet eller til en rest som virker som en bro til det aktive middel. Kovalent binding er foretrukket som den mest stabile for festing. Den kjemiske modifikasjon kan bidra til den regulerte, langvarige eller forlengede effekt av G-CSF. Dette kan f.eks. ha den virkning at det regulerer den tiden som trengs for at den kjemisk modifiserte G-CSF skal nå blodomløpet. Et eksempel på et kjemisk modifikasjonsmiddel er polyetylenglykolpreparater, inkludert derivater derav.
Ved utøvelsen av denne oppfinnelsen har man tenkt på anvendelse av hvilke som helst kjemisk modifiserte G-CSF-preparater som gir virkningsfullhet etter administrering. Virkningsfullhet kan bestemmes ved hjelp av kjente metoder, noe som vil forstås av en som arbeider innenfor feltet. Pegylert G-CSF, spesielt pegylert E. cø/i-avledet G-CSF, og særlig tri-tetra-pegylert E. co//-avledet G-CSF, er foretrukket.
G-CSF er blitt rapportert å være mest stabil under sure betingelser til tross for det faktum at det i pH-området 2,5-5,0 inntrer en konformasjonsendring som omfatter en oppløsning av den tertiære struktur og en økning i innhold av alfa-heliks. Narhi et al., J. Protein Chem. W, 359-367 (1991). Denne konformasjonsendring er karakteristisk for den smeltede, globulære tilstand (MGS). Som i tilfellet med en person som arbeider med utvikling av andre proteiner med evne til overgang til MGS, må en person som arbeider med utvikling av G-CSF, beskytte mot varmeindusert utfolding av sekundær- og tertiærstruktur for å forhindre aggregasjon og denaturering.
Den GM-CSF som kan anvendes ved foreliggende oppfinnelse, kan være en naturlig forekommende form som er renisolert fra pattedyrorganismer, eller et produkt av prokaryot eller eukaryot vertsekspresjon av eksogene DNA-sekvenser erholdt ved hjelp av genom- eller cDNA-kloning, eller ved hjelp av gensyntese. Egnede prokaryote verter omfatter forskjellige bakterieceller (f.eks. E. coli). Egnede eukaryote verter omfatter gjær- (f.eks. S. cerevisiaé) og pattedyrceller (f.eks. ovarium fra kinesisk hamster, ape). Avhengig av den anvendte vert kan GM-CSF-ekspresjonsproduktet være glykosylert med pattedyr- eller andre eukaryote karbohydrater, eller det kan være ikke-glykosylert. Foreliggende oppfinnelse omfatter anvendelsen av hvilke som helst eller alle slike former av GM-CSF, selv om rekombinant GM-CSF, spesielt E. co/('-avledet, er foretrukket på grunn av størst kommersiell praktiserbarhet.
Lipidvesiklene som kan anvendes i preparatene ifølge foreliggende oppfinnelse, er de negativt ladede liposomer som er i stand til å reagere med det aktuelle protein. Bestemte liposomer som kan anvendes, omfatter dioleoylfosfatidylglyserol (DOPG), dimyristoylfosfatidylglyserol (DMPG), dipalmitoylfosfatidylglyserol (DPPG), eggfosfatidylglyserol, dioleoylfosfatidyletanolamin (DOPE), eggfosfatidyletanolamin, dioleoylfosfatidinsyre (DOPA), dimyristoylfosfatidinsyre (DMPA), dipalmitoylfosfatidinsyre (DPPA), dioleoylfosfatidylserin (DOPS), dimyristoylfosfatidylserin (DMPS), dipalmitoylfosfatidylserin (DPPS), eggfosfatidylserin, lysofosfatidylglyserol, lysofosfatidyletanolamin og lysofosfatidylserin. Avhengig av det bestemte liposom som benyttes, vil mengden av liposom kunne variere.
Protein:fosfolipid-preparatene omfatter fortrinnsvis et buffermiddel for å opprettholde pH i oppløsningen innenfor et ønsket område. Foretrukne midler omfatter natriumacetat, natriumfosfat og natriumsitrat. Blandinger av disse buffermid-ler kan også anvendes. Mengden av buffermiddel som kan anvendes i preparatet, avhenger i stor grad av den bestemte buffer som anvendes, og pH i oppløsningen. For eksempel er acetat en mer virkningsfull buffer ved pH 5 enn ved pH 6 slik at mindre acetat kan anvendes i en oppløsning ved pH 5 enn ved pH 6. Det foretrukne pH-område for preparatene ifølge foreliggende oppfinnelse er pH 3,0-7,5.
Preparatene ifølge foreliggende oppfinnelse kan videre omfatte et isotonisitetsregulerende middel for å gjøre oppløsningen isoton og mer forenlig for injeksjon. Det mest foretrukne middel er natriumklorid i et konsentrasjonsområde på 0-150 mM.
Også omfattet av oppfinnelsen er farmasøytiske preparater som omfatter effektive mengder av polypeptidprodukter ifølge oppfinnelsen sammen med farma-søytisk akseptable fortynningsmidler, preserveringsmidler, oppløseliggjøringsmidler, emulgeringsmidler, adjuvanser og/eller bærere. Slike preparater vil påvirke proteinets fysiske tilstand, stabilitet og biologiske tilgjengelighet. Se f.eks. Remington's Pharma-ceutical Sciences, 18. utgave, 1435-1712 (Mack Publishing Co., Easton, PA., 1990). Det som utgjør en effektiv mengde av proteinet i et bestemt tilfelle, vil avhenge av mange forskjellige faktorer som vil bli tatt i betraktning av en velinformert utøver, inkludert det ønskede terapeutiske resultat, alvorligheten av tilstanden eller sykdommen som behandles, individets fysiske tilstand, osv.
Ved en foretrukket utførelsesform som omfatter E. co/z-avledet rhG-CSF, er en anvendt liposomvesikkel DOPG, med et forhold på 50:1 mellom DOPG og G-CSF, ved pH 4,5, inneholdende 10 mM natriumacetat.
Ved en foretrukket utførelsesform som omfatter E. cø/(-avledet rhGM-CSF, er den anvendte liposomvesikkel DMPG, med et forhold på 17:1 mellom DMPG og GM-CSF, ved pH 7,0, i fosfatbufret saltoppløsning (PBS).
Ved en foretrukket utførelsesform som omfatter E. co/i-avledet rhG-CSF som er blitt kjemisk modifisert (pegylert), er rhG-CSF tri-tetra-pegylert, den anvendte liposomvesikkel er DMPG i et forhold på 17:1 mellom DMPG og PEG-G-CSF, ved pH 4,5.
De følgende eksempler vil illustrere nærmere de forskjellige aspekter av foreliggende oppfinnelse.
Eksempel 1
Det ble utført innledende forsøk for å undersøke muligheten for å in-korporere rekombinant human-G-CSF (rhG-CSF) i en lipidvesikkel. rhG-CSF ble fremstilt under anvendelse av rekombinant DNA-teknikk hvor E. coli- céller ble transfektert med en DNA-sekvens som koder for human-G-CSF som beskrevet i US patentskrift nr. 4 810 643. rhG-CSF ble fremstilt som en 4 mg/ml oppløsning i fortynnet HC1, pH 4,0. Alle lipider ble erholdt fra Avanti Polar Lipids (Alabaster, Ala) og ble lagret ved -20°C under nitrogen ved en sluttkonsentrasjon på 100 mg/ml i kloroform.
Fremstilling av G- CSF:fosfolipid- koinplekser
For å fremstille lipidvesikler for kombinasjon med G-CSF ble 30 junol av det aktuelle lipid fylt i et glassrør og tørket til en tynn film under anvendelse av en nitrogengass-strøm. Lipidfilmene ble uttørket i minst to timer under vakuum for å fjerne eventuelle spor av kloroform. Lipidfilmene ble hydratisert i 1 ml av enten destillert, avionisert vann (ddH20), fosfatbufret saltoppløsning, pH 7,2 (Gibco/BRL "D-PBS") eller 150 mM NaCl. Prøvene ble så sonikert i en sonikator av badtype (Laboratory Supplies, Hicksville, N.Y.). Sonikering ble fortsatt inntil prøvene var optisk klare (vanligvis mellom 10 og 15 minutter). Prøvene ble lagret ved 4°C under nitrogen inntil bruk. Den endelige lipidkonsentrasjon var 30 mM. Alternativt kunne lipidvesiklene fremstilles ved å ta 300 /imol lipid og tørke under nitrogen og uttørke som beskrevet ovenfor. De tørre lipidfilmene ble hydratisert i 10 ml passende, vandig oppløsning som beskrevet ovenfor. Prøvene ble så mikrofluidisert i et emulgerings-apparat i bordskala ("Microfluidics" modell 110S, Microfluidics, Inc., Cambridge, MA) som virket ved 703 kg/cm<2>. Prøvene ble resirkulert gjennom instrumentet i 10 omganger. De mikrofluidiserte prøver ble så lagret ved 4°C som beskrevet ovenfor.
G-CSF:fosfolipid-kompleksene ble fremstilt ved å blande G-CSF (som beskrevet ovenfor) med et bestemt lipid (som beskrevet ovenfor). Blanding ble utført ved vorteksbehandling, omrøring eller forsiktig risting. Forskjellige molforhold mellom lipid og G-CSF ble fremstilt for å evaluere membraninnføyelse og stabilisering av protein. For å fremstille en 3 ml prøve (i vann) som er 0,2 mg/ml G-CSF ved et molforhold på 40:1 mellom lipid og G-CSF, ble f.eks. 150 fil G-CSF-lageroppløsning blandet med 44 pil lipid (30 mM lageroppløsning, fremstilt i vann ved sonikering), og vann tilsettes for å oppnå et endelig prøvevolum på 3 ml. En fem minutters inkubasjon anbefales (men er ikke nødvendig) og ble anbefalt her før prøven ble anvendt eller analysert.
G-CSF kan også kombineres med det hydratiserte lipid før mikrofluidisering. Påfølgende mikrofluidisering av blandingene som beskrevet ovenfor, fører til inkorporering av G-CSF i lipidmembranen.
Analyse av G- CSF:fosfolipidkompleksene
1. Tryptofanemisjonsspektra.
Det er to tryptofanrester i rhG-CSF som er ganske følsomme overfor lokale miljøbetingelser. Analyse ble derfor utført for å bestemme rhG-CSF-tryptofanfluorescensen når rhG-CSF bringes i kontakt med et liposom. Et blått skifte i fluorescensemisjonsmaksimum ville tyde på at tryptofanene er i et mer hydrofobt miljø, og rhG-CSF ble derfor innelukket i lipidmembranene. En utmerket oversikt over tryptofanfluorescensanalyse er Principles of Fluorescence Microscopy, av J. Lakowicz, kapittel 11 (Plenum Press, New York, 1983).
Tryptofanfluorescens for G-CSF:lipidkompleksene (som beskrevet ovenfor) ble analysert ved å eksitere prøvene ved 280 nm og under scanning av emisjonen fra 285 nm til 420 nm i trinn på 1 nm ved en hastighet på 1 nm/sek. Prøvevolumet var 3 ml, og sluttkonsentrasjonen av G-CSF var 0,2 mg/ml for alle prøver. Forholdene mellom lipid og G-CSF varierte. Alle fluorescensmålinger ble utført under anvendelse av et "PTI Alpha-scan" fluorometer (South Brunswick, NJ). Alle målinger ble utført ved 25°C, og denne temperaturen ble opprettholdt gjennom bruken av en kyvetteholder med vannkappe forbundet til et vannbad i omløp. Emisjonsspektra ble tatt opp og analysert under anvendelse av dataprogrammet tilveiebrakt av PTI.
Fluorescensspektrene for rhG-CSF i nærvær og fravær av små, enlamell-ære vesikler sammensatt av DOPG, er vist i figur 1. rhG-CSF har et emisjonsmaksimum på 334 nm i fravær av DOPG-vesikler. I nærvær av DOPG ved et forhold mellom lipid og protein på 100:1 oppviser rhG-CSF-tryptofanfluorescens en blå-endring i fluorescensemisjonsmaksimum til 327 nm og en dramatisk økning i fluorescensstyrke. Den korte bølgelengde til fluorescensemisjonen i nærvær av DOPG tyder på at tryptofanene er i et miljø som er mer hydrofobt enn det naturlig forekommende protein. Som vist i figur 2, avhenger fluorescensskiftingene av molforholdet mellom DOPG og G-CSF, og membraninnføyelsen er påvisbar så snart et forhold på 10:1 mellom DOPG og G-CSF er nådd.
2. Forsøk med jodidslukking.
Jodid er et effektivt støtslukkingsmiddel for tryptofanfluorescens, men kan ikke trenge gjennom lipidmembraner. Effektiv slukking av tryptofanlfuorescens ved hjelp av jodid indikerer derfor eksponering av restene mot hovedmengden av vandig oppløsningsmiddel, mens beskyttelse mot jodidslukking inntrer nårprotein-tryptofaner sekvestreres bort fra den vandige oppløsning. I disse forsøkene ble det brukt G-CSF og et DOPG:G-CSF-preparat (100:1 lipid:proteinforhold). Etter at det var tatt og registrert innledende avlesninger (F0) på prøvene, ble fluorescensstyrke målt etter tilsetning av økende mengder kaliumjodid (Kl) (5 M standardoppløsning). Både prøve- og KI-oppløsningene ble fremstilt slik at de inneholdt 1 mM Na2S03(sluttkonsentrasjon) som beskrevet av Lee et al., Biochem. Biophys. Acta, 954:174-182 (1989) og Le Doan et al., Biochem. Biophys. Acta, 555:1-5 (1986). Tilsetningen av Na2S03forhindrer dannelsen av I2som kan fordele seg i ikke-polare områder av proteiner og membraner. Dataene ble analysert ved hjelp av Stern-Volmer-ligningen
(Fq/F = 1 + KKi[KI]), hvor FQ og F er fluorescensstyrkene til prøver i henholdsvis fravær og nærvær av Kl ved konsentrasjon [Kl]. KKJ er Stern-Volmer-sluk-kingskonstanten for KI-slukking av G-CSF-tryptofanrester; Lehrer, S., Biochemistry 70:3254-3263 (1979).
Stern-Volmer-plottingene av dataene er vist i figur 3.1 fravær av DOPG-vesikler slukkes rhG-CSF-fluorescens effektivt ved hjelp av KJ. I nærvær av DOPG er Stern-Volmer-plottingen av dataene lineær, noe som indikerer at jodid har dårlig til-gang til begge tryptofaner. Dataene viser at tryptofanresten som er jodidtilgjengelig i fravær av DOPG, blir jodidutilgjengelig i nærvær av DOPG. Den delen av rhG-CSF som inneholder dette tryptofanet, må derfor bli innelukket i DOPG-dobbeltlaget.
3. Energioverføringsmålinger.
Som tidligere vist, kan energioverføring inntre mellom tryptofandonorer og lipidoppløselige, fluorescerende akseptorer, slik som pyrendekansyre, ettersom eksitasjonsspektrumet til denne proben signifikant overlapper emisjonsspektrene til tryptofan. Friere et al., Biochemistry 22:1675-1680 (1983). Dersom proteinet innføyes i lipidmembraner, vil energioverføring fra tryptofan til pyren føre til slukking av tryptofanfluorescensen. I dette forsøket ble tryptofanemisjonsstyrken til forskjellige G-CSF:lipid-komplekser målt før (F0) og etter (F) tilsetning av forskjellige mengder pyrendekansyre (30 pig/ml standardoppløsning i tetrahydrofuran). Prøvene ble omrørt kontinuerlig under pyrendekansyretilsetning for å fremme blanding mellom pyrendekansyre og prøven. F/F0-forholdet er proporsjonalt med den energioverførings-mengde som inntrer mellom G-CSF-tryptofaner og den hydrofobe energiakseptor pyrendekansyre.
Figur 4 viser slukkingsprofilen for rhG-CSF i nærvær av DOPG (lipid:protein-forhold 100:1) som en funksjon av tilsatt pyrendekansyre. Slukkingen inntrer ved svært lave pyrendekansyrekonsentrasjoner (<1 moI%) slik at effekten av den fluorescerende probe på membranstrukturen og på oppførselen er minimal. Ettersom pyrendekansyre kan forventes å fordeles hurtig i lipiddobbeltlag, indikerer de foreliggende data at rhG-CSF innelukkes i DOPG-membraner tilstrekkelig dypt til å muliggjøre virkningsfull energioverføring fra tryptofan til pyrenakseptoren. Energi-overføring ble bekreftet ved å undersøke eksitasjonsspektrene til pyrendekansyre-merkede DOPG-vesikler i nærvær og fravær av rhG-CSF.
Analysen ovenfor viser at rhG-CSF kan reagere intimt med et umettet fosfolipid som DOPG. I nærvær av DOPG-vesikler beskyttes et rhG-CSF-tryptofan mot en vannoppløselig fluorescensslukker, men er mottakelig for slukking via energioverføring til en hydrofob, fluorescerende probe. Til sammen viser dataene at rhG-CSF kan innføyes i membraner sammensatt av DOPG. Membraninnføyelse er påvisbar så snart et forhold på 10:1 (lipid:G-CSF) er nådd, og dette tallet kan utgjøre antallet lipider som omgir den innføyde del av proteinet.
Eksempel 2
I dette eksemplet ble evnen til rhG-CSF når det gjelder å reagere med andre fosfolipider, bestemt ved å bruke sammenligninger mellom F/F0-styrke og emisjonsmaksima som beskrevet ovenfor. I hvert tilfelle var molforholdet mellom lipid og rhG-CSF 100:1.
Figur 5 viser F/F0-dataene for rhG-CSF i fravær og nærvær av forskjellige lipider. Figur 6 viser emisjonsmaksimumsdataene for de samme preparatene. Dataene i figur 5 og figur 6 viser at, i tillegg til DOPG, kan rhG-CSF innføyes i DMPG, DPPG og, mindre effektivt, i fosfatidyletanolaminene (PE-ene) og fosfat-idylserinene (PS-ene). I tillegg ble NG-DOPE (DOPE-prøve hvor PE-hodegruppen var gjort mer negativ) funnet å sørge for forbedret innføyelse av rhG-CSF enn DOPE.
DOPC, DMPC og DPPC er nøytrale lipider, og disse vesiklene hadde liten, om noen, effekt på både emisjonsmaksimumet og fluorescensstyrken til rhG-CSF, noe som indikerer at det ikke fant sted noen interaksjon med disse fosfolipidene (se figur 5 og 6, og figur 7, kurve 2).
Dataene ovenfor viser at et protein som er i stand til å gå over til den smeltede, globulære tilstand, kan innføyes i forskjellige lipidvesikler. Denne rhG-CSF:lipidinteraksjon inntrer imidlertid bare når det anvendes en negative ladet lipidvesikkel. Blant de negativt ladede lipidvesikler synes vesiklene med den største negative ladning å gi sterkere rhG-CSF:lipid-interaksjoner.
Eksempel 3
I dette eksemplet ble effekten av rhG-CSF:DOPG-interaksjonen bestemt med hensyn til proteinstabilitet. Sirkulærdikroismemålinger ble gjort på et "Jasco J-720"-instrument utstyrt med en termostatregulert celleholder av Peltier-type og en magnetrører. Sirkulærdikroisme ved 222 nm ble målt under anvendelse av en slutt-rhG-CSF-konsentrasjon på 80/xg/ml, pH 6,0. Differensialscanningskalorimetri-målinger ble gjort under anvendelse av et "Microcal MC-2"-kalorimeter. Prøver av rhG-CSF (1 mg/ml, i vann) eller DOPG:rhG-CSF (45:1 mol/mol, i vann) ble scannet ved en hastighet på 90°C/time. Data ble lagret og analysert under anvendelse av "Microcal"-datamaskinprogrammet.
Temperaturinduserte endringer i alfa-heliskheten til G-CSF kan følges ved å måle sirkulærdikroisme (222 nm) som en funksjon av økende temperaturer. Den varmeinduserte utfolding av rhG-CSF ved pH 6,0 er vist i figur 8. Kurven indikerer at det inntrer en ganske skarp overgang ved ca. 60-70°C, noe som fører til tap av alfa-heliskhet. Etter denne overgangen utfelles rhG-CSF irreversibelt fra oppløsning. Temperaturområdet for utfoldingen er lik smeltetemperaturen til rhG-CSF ved pH 7,0 slik den ble bestemt ved hjelp av differensialscanningskalorimetri som vist i figur 9.
I motsetning til dette oppviser DOPG:rhG-CSF-prøver et gradvis tap av alfa-heliskhet med økende temperatur, og, i motsetning til rhG-CSF alene, synes den temperaturinduserte utfolding av DOPG:rhG-CSF ikke å være kooperativ (se figur 8). Denne konklusjon demonstreres også av mangelen på en smelteovergang som vist ved differensialscanningskalorimetri (figur 9). Bemerkelsesverdig nok kan DOPG:rhG-CSF-prøver gjenvinne alfa-heliskhet etter oppvarming til 95°C og kan sirkuleres gjentatte ganger mellom 95°C og 10°C med full gjenvinning av heliskhet etter avkjøl-ing (se figur 10). rhG-CSF alene utfoldes under disse betingelsene irreversibelt og utfelles fra oppløsning.
Effektene av DMPG og DPPG på G-CSF-sirkulærdikroisme ble også undersøkt. Et forhold mellom lipid og rhG-CSF på 150:1 ble brukt og, slik tilfellet var med DOPG, DMPG og DPPG, stabiliserer også sekundærstrukturen til rhG-CSF (figurene 11-13).
Disse dataene viser at interaksjonen mellom rhG-CSF med DOPG, DMPG og DPPG øker stabiliteten til proteinet under betingelser hvor rhG-CSF alene er ustabil. Interaksjonen sta-biliserer direkte sekundær- og tertiærstrukturen til rhG-CSF.
Eksempel 4
I dette eksemplet ble effekten av rhG-CSF:DOPG-interaksjonen bestemt når det gjelder den biologiske aktivitet av rhG-CSF. Aktiviteten in vitro av rhG-CSF ble analysert under benyttelse av G-CSF-avhengige opptak av [<3>H]-tymidin ved hjelp av murine benmargsceller, som beskrevet i Zsebo et al., Immunobiology 772:175-184
(1986). Alle aktivitetsanalyser ble utført in triplo. Aktivitet in vivo ble bestemt ved hjelp av subkutan injeksjon av hamstere (rhG-CSF-dose på 100 /ig/kg) og målinger av antall hvite blodlegemer (WBC).
1. Aktivitet in vitro
A. Den spesifikke aktivitet av rhG-CSF i fravær og nærvær av DOPG ble bestemt. Varmebehandlede rhG-CSF- og DOPG:rhG-CSF-prøver ble også testet. Resultatene er oppsummert i tabell 1.
Som vist i tabell 1, påvirker ikke innføyelse i DOPG-dobbeltlag den biologiske aktivitet av rhG-CSF på ugunstig måte. Etter oppvarming til 85°C i 10 minutter har rhG-CSF upåvisbar aktivitet, og proteinet utfelles. Etter lignende be-handling bibeholder DOPG:rhG-CSF ca. 85% av aktiviteten til uoppvarmet rhG-CSF og gjenvinner fullstendig sekundærstruktur etter avkjøling.
B. Evnen til forskjellige lipider når det gjelder å stabilisere rhG-CSF under frysetørking, ble også undersøkt. Prøver av rhG-CSF i kombinasjon med forskjellige lipider ble frysetørket og analysert (som beskrevet ovenfor) med hensyn på aktivitet. DOPG, DMPG og DPPG muliggjør, når de blandes med rhG-CSF, ca. 100% bibeholdelse av rhG-CSF-biologisk aktivitet etter frysetørking (figur 14). rhG-CSF alene overlevde ikke frysetørkingsprosessen.
2. Aktivitet in vivo
Aktiviteten (WBC-telling) av rhG-CSF i fravær og nærvær av lipid ble bestemt. Aktivitet ble målt etter subkutan injeksjon (rhG-CSF-dose på 100 jig/kg) på dag 0. Fem forskjellige lipid:rhG-CSF-komplekser ble analysert, og i hvert tilfelle bibeholdt lipid:rhG-CSF-komplekset aktivitet in vivo (figurene 15 og 16).
Undersøkelsene ovenfor viser at innføyelse i negativt ladede lipiddobbeltlag ikke påvirker den biologiske aktivitet av rhG-CSF på ugunstig måte. I tillegg synes det som om lipidets beskyttende effekt beskytter rhG-CSF under fryse-tørkingsprosessen.
Eksempel 5
I dette eksemplet ble kjemisk modifisert G-CSF (pegylert G-CSF (PEG-G-CSF)) og G-CSF erholdt som et produkt av eukaryot vertscelleekspresjon (CHO-G-
CSF), testet med hensyn på deres evne til å reagere med negativt ladede lipidvesikler. For CHO-G-CSF ble bestemmelsene gjort under anvendelse av sammenligninger mellom F/F0-styrke og emisjonsmaksima (som beskrevet i eksempel 1 ovenfor). I hvert tilfelle var molforholdet mellom lipid og protein 100:1. For PEG-G-CSF var bestemmelsen basert på sirkulær dikroismeanalyse.
Den anvendte CHO-G-CSF ble fremstilt under anvendelse av rekombinant DNA-teknikk hvor ovarieceller fra kinesisk hamster (CHO-celler) ble transfektert med en DNA-sekvens som koder for human-G-CSF som beskrevet i US patentskrift nr. 4 810 643. CHO-G-CSF ble fremstilt som en 0,6 mg/ml oppløsning i PBS, pH 7,0. CHO-G-CSF ble påvist å reagere med DOPG på en lignende måte som rhG-CSF, idet hver prøve oppviste forøkt fluorescensstyrke i nærvær av DOPG, samt en blåskifting i emisjonsmaksimum i nærvær av DOPG (figurene 17 og 18). DOPG-interaksjonen skyldes derfor ikke noen særegenhet i den rekombinante form av
G-CSF.
Den PEG-G-CSF som ble anvendt i disse forsøkene, var tritetrapegylert, E. cø/i-avledet G-CSF (under anvendelse av PEG 6000). Det ble fremstilt DMPG:PEG-G-CSF (17:1 mol/mol) prøver under anvendelse av fremgangsmåter beskrevet ovenfor. DMPG:PEG-G-CSF-prøvene ble funnet å gjenvinne sekundærstruktur fullstendig etter oppvarming (figur 19). Til tross for tilstedeværelsen av PEG-molekylene var det derivatiserte protein i stand til å reagere med lipidet på samme måte som det naturlig forekommende protein.
Dataene ovenfor viser at de stabiliserende effekter forbundet med G-CSF-interaksjon med en negativt ladet lipidvesikkel, ikke er unike bare for rhG-CSF erholdt som et produkt av prokaryot vertscelleekspresjon. Et kjemisk modifisert protein som er i stand til å gå over til MGS og som ble brakt i kontakt med en liposom-vesikkel, her PEG-G-CSF:DMPG, utviste også stabiliserende effekter.
Eksempel 6
I dette eksemplet ble effektene av DMPG og DPPG på GM-CSF undersøkt. GM-CSF var rekombinant human-GM-CSF som beskrevet i US patentskrift nr. 5 047 504, og var fremstilt som en 1 mg/ml oppløsning i fosfatbufret salt-oppløsning (PBS), pH 7,0. Et lipid:GM-CSF-forhold på 17:1 ble brukt, og varmestabilitet ble målt under anvendelse av sirkulærdikroismeanalyse som beskrevet ovenfor. DMPG og DPPG kan føre til bedre varmestabilitet for GM-CSF, dvs. gjenvinning av sekundærstruktur etter oppvarming (figurene 20a og 20b).
Disse dataene gir et annet eksempel på et cytokin som er i stand til å gå over til den smeltede, globulære tilstand, og som reagerer med en negativt ladet lipidvesikkel slik at det fås bedre varmestabilitet for cytokinet.

Claims (42)

1. Preparat, karakterisert vedat det omfatter et cytokin blandet med en fordannet intakt fosfolipidliposomvesikkel, hvor liposomvesikkelen er sammensatt av negativt ladede fosfolipider, hvor preparatet har minst et forhold på 25:1 (mol:mol) mellom liposom og cytokin, slik at det dannes et liposom-cytokin-kompleks, hvor bare en del av cytokinet er innføyd i lipiddelen av liposomvesikkelen, hvor liposom-cytokin-komplekset er direkte stabilisert mot utfolding av sekundærstrukturen til cytokinet, og hvor preparatet har forbedret lagringstid.
2. Preparat ifølge krav 1, karakterisert vedat preparatet har en pH-verdi på 3,0-7,5.
3. Preparat ifølge krav 1, karakterisert vedat liposomvesikkelen er valgt fra gruppen bestående av dioleoylfosfatidylglyserol (DOPG), dimyristoylfosfatidylglyserol (DMPG), dipalmitoylfosfatidylglyserol (DPPG), eggfosfatidylglyserol, dioleylfosfatidyletanolamin (DOPE), eggfosfatidyletanolamin, dioleylfosfatidinsyre (DOPA), dimyristoylfosfatidinsyre (DMPA), dipalmitoylfosfatidsyre (DPPA), dioleylfosfatidylserin (DOPS), dimyristoylfosfatidylserin (DMPS), dipalmitoylfosfatidylserin (DPPS), eggfosfatidylserin, lysofosfatidylglyserol, lysofosfatidyletanolamin og lysofosfatidylserin.
4. Preparat ifølge krav 1, karakterisert vedat cytokinet er en hematopoesefaktor.
5. Preparat ifølge krav 4, karakterisert vedat hematopoesefaktoren er valgt fra gruppen bestående av G-CSF, GM-CSF og MGDF.
6. Preparat ifølge krav 5, karakterisert vedat hematopoesefaktoren er G-CSF.
7. Preparat ifølge krav 6, karakterisert vedat G-CSF er en naturlig human G-CSF eller er erholdt som et produkt av prokaryot eller eukaryot vertscelleekspresjon.
8. Preparat ifølge krav 6, karakterisert vedat G-CSF er kjemisk modifisert G-CSF.
9. Preparat ifølge krav 8, karakterisert vedat den kjemisk modifiserte G-CSF er pegylert G-CSF.
10. Preparat ifølge krav 5, karakterisert vedat hematopoesefaktoren er MGDF.
11. Preparat ifølge krav 10, karakterisert vedat MGDF er et naturlig human MGDF eller er erholdt som et produkt av prokaryot eller eukaryot vertscelleekspresjon.
12. Preparat ifølge krav 11, karakterisert vedat MGDF har en aminosyresekvens som omfatter aminosyrene 1-163 i figur 29 (SEQ ID Nos: 1 og 2).
13 Preparat ifølge krav 11, karakterisert vedat MGDF har en aminosyresekvens som omfatter aminosyrene 1-332 i figur 29 (SEQ ID Nos: 1 og 2).
14. Preparat ifølge krav 10, karakterisert vedat MGDF er kjemisk modifisert MGDF.
15. Preparat ifølge krav 14, karakterisert vedat den kjemisk modifiserte MGDF er pegylert MGDF (PEG-MGDF).
16. Preparat ifølge krav 15, karakterisert vedat PEG-MGDF er pegylert med polyetylenglykol.
17. Preparat ifølge krav 16, karakterisert vedat PEG-MGDF er monopegylert MGDF (mPEG-MGDF).
18. Preparat ifølge krav 17, karakterisert vedat PEG-gruppen er bundet til N-enden derav.
19. Preparat ifølge krav 1, karakterisert vedat preparatet inneholder en farmasøytisk akseptabel bærer.
20. Preparat krav 1, karakterisert vedat proteinet er E. coli- av\ edet rhG-CSF, hvor liposomvesikkelen er DOPG, og hvor preparatet har et forhold på 50:1 mellom DOPG og rhG-CSF, har en pH-verdi på 4,5 og inneholder 10 mM natriumacetat.
21. Preparat ifølge krav 1, karakterisert vedat proteinet er Æ.cø/i-avledet MGDF som omfatter aminosyrene 1-163 i figur 29 (SEQ ID Nos: 1 og 2), hvor liposomvesikkelen er DMPG, og hvor preparatet har et forhold på 100:1 mellom DMPG og MGDF, har en pH-verdi på 5,0 og innholder 10 mM natriumacetet, 5 % sorbitol.
22. Preparat ifølge krav 1, karakterisert vedat proteinet er monopegylert E.coli-avledet MGDF (mPEG-MGDF), hvor liposomvesikkelen er DMPG og hvor preparatet har et forhold på 100:1 mellom DMPG og mPEG-MGDF, har en en pH-verdi på 5,0 og inneholder 10 mM natriumacetat, 5 % sorbitol.
23. Preparat ifølge krav 1, karakterisert vedat proteinet er CHO-avledet MGDF som omfatter aminosyrene 1-332 i figur 29 (SEQ ID NOS: 1 og 2), hvor liposomvesikkelen er DMPG, og hvor preparatet har et forhold på 100:1 mellom DMPG og MGDF, har en pH-verdi på 5,0 og inneholder 10 mM natriumacetat, 5 % sorbitol.
24. Fremgangsmåte for fremstilling av et liposom-cytokin-preparat,karakterisert vedat et cytokin blandes med en fordannet intakt fosfolipid-liposom-vesikkel, hvor liposomvesikkelen er negativt ladet, hvor preparatet har minst et forhold på 25:1 (mol:mol) mellom lipsom og cytokin, hvor bare en del av cytokinet er innføyd i lipiddelen av liposomvesikkelen, hvor liposom-cytokin-komplekset er direkte stabilisert mot utfolding av sekundærstrukturen til cytokinet, hvor preparatet har forbedret lagringstid, og liposom-cytokin-preparatet erholdes.
25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat preparatet har en pH-verdi på 3,0-7,5.
26. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat liposomvesikkelen er fremtilt fra et lipid valgt fra gruppen bestående av dioleylfosfatidylglyserol (DOPG), dimyristoylfosfatidylglyserol (DMPG), dipalmitoylfosfatidylglyserol (DPPG), eggfosfatidylglyserol, dioleoylfosfatidyletanolamin (DOPE), eggfosfatidyletanolamin, dioleoylfosfatidsyre (DOPA), dimyristoylfosfatidsyre (DMPA), dipalmitoylfosfatidsyre (DPPA), dioleoylfosfatidylserin (DOPS), dimyristoylfosfatidylserin (DMPS), dipalmitoylfosfatidylserin (DPPS), eggfosfatidylserin, lysofosfatidylglyserol, lysofosfatidyletanolamin og lysofosfatidylserin.
27. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat cytokinet er en hematopoesefaktor.
28. Fremgangsmåte ifølge krav 27, karakterisert vedat hematopoesefaktoren er valg fra gruppen bestående av G-CSF, GM-CSF og MGDF.
29. Fremgangsmåte ifølge krav 28, karakterisert vedat hematopoesefaktoren er G-CSF.
30. Fremgangsmåte ifølge krav 29, karakterisert vedat G-CSF er naturlig human GSF eller er erholdt som et produkt av prokaryot eller eukaryot vertscelleekspresjon.
31. Fremgangsmåte ifølge krav 29, karakterisert vedat G-CSF er kjemisk modifisert G-CSF.
32. Fremgangsmåte ifølge krav 31, karakterisert vedat den kjemisk modifiserte G-CSF er pegylert G-CSF.
33. Fremgangsmåte ifølge krav 28, karakterisert vedat hematopoesefaktoren er MGDF.
34. Fremgangsmåte ifølge krav 33, karakterisert vedat MGDF er naturlig human MGDF, eller er erholdt som et produkt av prokaryot eller eukaryot vertscelleekspresjon.
35. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert vedat MGDF har en aminosyresekvens som omfatter aminosyrene 1-163 i figur 29 ( SEQ ID Nos: 1 og 2).
36. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert vedat MGDF har en aminosyresekvens som omfatter aminosyrene 1-332 i figur 29 (SEQ ID Nos: 1 og 2).
3 7. Fremgangsmåte i føl ge krav 3 5, karakterisert vedat MGDF er kjemisk modifisert MGDF.
38. Fremgangsmåte ifølge krav 37, karakterisert vedat den kjemisk modifiserte MGDF er pegylert MGDF (PEG-MGDF).
39. Fremgangsmåte ifølge krav 38, karakterisert vedat PEG-MGDF er pegylert med et polyetylenglykol.
40. Fremgangsmåte ifølge krav 39, karakterisert vedat PEG-MGDF er monopegylert MGDF (mPEG-MGDF).
41. Fremgangsmåte ifølge krav 40, karakterisert vedat PEG-gruppen er bundet til N-enden derav.
42. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat preparatet inneholder en farmasøytisk akseptabel bærer.
NO19952210A 1993-10-06 1995-06-02 Stabile liposom-cytokin-preparater og fremgangsmåte for fremstilling derav NO314064B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13241393A 1993-10-06 1993-10-06
PCT/US1994/011081 WO1995009611A2 (en) 1993-10-06 1994-09-29 Stable protein: phospholipid compositions and methods

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO952210D0 NO952210D0 (no) 1995-06-02
NO952210L NO952210L (no) 1995-08-04
NO314064B1 true NO314064B1 (no) 2003-01-27

Family

ID=22453938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19952210A NO314064B1 (no) 1993-10-06 1995-06-02 Stabile liposom-cytokin-preparater og fremgangsmåte for fremstilling derav

Country Status (21)

Country Link
EP (1) EP0671905B1 (no)
JP (1) JP2852127B2 (no)
KR (1) KR100372006B1 (no)
CN (1) CN1206982C (no)
AT (1) ATE222752T1 (no)
AU (1) AU683698B2 (no)
CA (1) CA2150939C (no)
CZ (1) CZ290029B6 (no)
DE (1) DE69431236T2 (no)
DK (1) DK0671905T3 (no)
ES (1) ES2184768T3 (no)
FI (1) FI116271B (no)
HK (1) HK1010341A1 (no)
HU (1) HUT72326A (no)
IL (1) IL111170A (no)
NO (1) NO314064B1 (no)
NZ (1) NZ274705A (no)
PT (1) PT671905E (no)
RU (1) RU2119791C1 (no)
WO (1) WO1995009611A2 (no)
ZA (1) ZA947782B (no)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5874075A (en) * 1993-10-06 1999-02-23 Amgen Inc. Stable protein: phospholipid compositions and methods
US7863238B2 (en) 2004-06-10 2011-01-04 Saint Louis University Proteins with an attached short peptide of acidic amino acids
US7972593B2 (en) 2004-06-10 2011-07-05 Saint Louis University Delivery of therapeutic agents to the bone
JP2006248978A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Mebiopharm Co Ltd 新規なリポソーム製剤
RU2555357C2 (ru) 2008-04-08 2015-07-10 Мерк Патент Гмбх Композиции, содержащие циклические пептиды, и способы их применения
CN104507953B (zh) * 2012-05-31 2018-05-18 新加坡科技研究局 通过用正电性有机添加剂处理来降低蛋白质制剂中蛋白质-污染物复合物和聚集物水平的方法
JP6139781B2 (ja) * 2014-04-04 2017-05-31 国立大学法人大阪大学 リゾリン脂質受容体を活性化する物質を含有する薬剤送達促進剤

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4208527A1 (de) * 1992-03-17 1993-09-23 Max Planck Gesellschaft Liposomen mit negativer ueberschussladung
JPH06247842A (ja) * 1993-02-23 1994-09-06 Green Cross Corp:The リポソーム組成物の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1117266A (zh) 1996-02-21
FI952738A (fi) 1995-07-31
IL111170A (en) 1999-11-30
CZ290029B6 (cs) 2002-05-15
ATE222752T1 (de) 2002-09-15
IL111170A0 (en) 1994-12-29
NO952210L (no) 1995-08-04
NO952210D0 (no) 1995-06-02
KR960700042A (ko) 1996-01-19
ES2184768T3 (es) 2003-04-16
PT671905E (pt) 2002-12-31
JP2852127B2 (ja) 1999-01-27
AU683698B2 (en) 1997-11-20
CN1206982C (zh) 2005-06-22
WO1995009611A3 (en) 1995-06-22
DE69431236D1 (de) 2002-10-02
CZ143895A3 (en) 1996-01-17
RU2119791C1 (ru) 1998-10-10
DE69431236T2 (de) 2003-01-02
EP0671905A1 (en) 1995-09-20
FI952738A0 (fi) 1995-06-05
EP0671905B1 (en) 2002-08-28
HU9502053D0 (en) 1995-10-30
AU7923994A (en) 1995-05-01
HUT72326A (en) 1996-04-29
KR100372006B1 (ko) 2003-07-18
JPH08505403A (ja) 1996-06-11
CA2150939A1 (en) 1995-04-13
NZ274705A (en) 1997-12-19
CA2150939C (en) 2001-05-01
FI116271B (fi) 2005-10-31
DK0671905T3 (da) 2002-10-07
WO1995009611A2 (en) 1995-04-13
HK1010341A1 (en) 1999-06-17
ZA947782B (en) 1995-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5874075A (en) Stable protein: phospholipid compositions and methods
JP4777873B2 (ja) 親油性薬物送達ビヒクルおよびこれらの使用方法
JP2010248255A6 (ja) 親油性薬物送達ビヒクルおよびその使用方法
JP2010248255A (ja) 親油性薬物送達ビヒクルおよびその使用方法
NO314064B1 (no) Stabile liposom-cytokin-preparater og fremgangsmåte for fremstilling derav
AU688678C (en) Stable protein:phospholipid compositions and methods
MXPA97007137A (en) Stable protein compositions: fosfolipidos ymeto

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees