PT587858E - Formulacoes de proteinas contendo uma hormona de crescimento - Google Patents
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Description
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DESCRIÇÃO “FORMULAÇÕES DE PROTEÍNAS CONTENDO UMA HORMONA DE CRESCIMENTO” A presente invenção diz respeito à formulação de hormona de crescimento ou qualquer seu similar funcional, especialmente hormona de crescimento humana (hGH) em soluções, que incluem citrato numa concentração de cerca de 2 a 50 mM como substância tampão e especialmente citrato de sódio numa concentração de cerca de 2 a 20 mM. Este tampão é usado para aumentar a estabilidade. A hormona de crescimento tanto pode ser humana como animal tais como hormona de crescimento humana (hGH), hormona de crescimento bovina (bGH) e hormona de crescimento porcina (pGH). hGH é uma proteína que consiste numa cadeia única de 191 aminoácidos. A molécula está ligada através de duas pontes dissulfureto e a forma monomérica tem um peso molecular de 22 kDa. Contudo, a hormona de crescimento humana da pituitária não é homogénea. Por exemplo, uma variante mais pequena de 20 kDa hGH produzida a partir do mesmo gene é também conhecida. A variante “hGH de base” (hGH-V) expressa pela placenta durante a gestação é um outro análogo que é um produto de um gene separado. Tal como a hGH de 22 kDa consiste em 191 aminoácidos mas, em várias posições ao longo da molécula, 13 são diferentes. Vide por exemplo Bewley TA e col; Adv Enzymol; 42; 73-166; 1975 e Frankenne F e col; j. Cin. Endocrin and Metabol; 66; 1171-80; 1988. hGH recombinante (22 kDa) tem estado disponível comercialmente durante vários anos. E preferido aos produtos derivados da pituitária porque o produto preparado a partir do tecido humano pode conter agentes infecciosos tais como os da doença de Creutzfeld-Jacob's. Existem no mercado dois tipos de preparações de hGH recombinante
terapêuticamente úteis: a autêntica, por exemplo Genotropin®, Kabi Pharmacia AB, e um análogo com um resíduo adicional de metionina no final do terminal N, por exemplo Somatonorm®. hGH é utilizada como estimulante do crescimento linear em doentes com ananismo hipo pituitário ou síndroma de Turner, mas foram igualmente sugeridas outras indicações. A estabilidade de proteínas em formulações aquosas é geralmente um problema na indústria farmacêutica.
Foi resolvido com frequência por secagem da proteína em diferentes processos de secagem, tal como a secagem por liofílização. A proteína tem depois sido distribuída e armazenada na forma seca. O paciente tem necessariamente de reconstituir a proteína seca num solvente antes do seu uso, o que evidentemente é uma desvantagem e um inconveniente para o paciente.
Por meio de novos dispositivos para administração, por exemplo. Kabipen® que é descrito em US 4 968 299, Kabi Pharmacia AB, o doente obteve um dispositivo que é muito mais simples de manusear. O dispositivo compreende uma ampola de duas câmaras Genomix® contendo hGH como pó liofilizado em um dos compartimentos e um diluente de reconstituição no outro. O doente reconstitui o produto ames de usar. O produto liofilizado pode ser guardado durante até 24 meses. O produto reconstituído é então estável durante 3 semanas quando guardado a 2-8 °C. O processo de liofílização é uma etapa dispendiosa e que consome tempo, e seria de grande vantagem se esta etapa fosse evitada, quando se prepara um produto comercial de uma proteína.
Para um doente que necessita injecções diárias de uma hormona de crescimento por exemplo, hGH, e especialmente quando o doente é uma criança, é de importância que o produto seja fácil de manusear, de dosear e de injectar. A reconstituição de hGH liofilizada exige prudência e cuidado e deve de preferência ser evitada, mas é υ único meio disponível actualmente.
Facilitaria o uso da hormona de crescimento e especialmente hGH, o facto de que a proteína pudesse ser produzida e distribuída ao doente como uma solução que esta podia injectar directamente sem reconstituição.
Diferentes soluções para este problema têm sido apresentadas, mas até agora nenhum produto apareceu no mercado.
Em WO 89/09614, Genentech, divulga-se uma formulação de hGH contendo glicina. manitol e um tampão e numa forma de realização preferida, foi adicionado um surfactante não-iónico tal como polisorbato 80. E sugerido, como substancia tampão fosfato de sódio. Numa formulação liofilizada, a formulação tem uma estabilidade maior é à reconstituição.
Uma outra possibilidade de administração da hormona de crescimento em solução é juntar um copolímero em bloco contendo polioxietileno-polioxipropileno de acordo com EP 211 601, International de Minerais and Chemical Corporation. Esta solução proporciona uma libertação prolongada por administração ao animai. WO 91/18621 divulga uma mistura de IGF-1 e hGH formulada num tampão a um pH de cerca de 6, tal como citrato com um surfactante que aumenta a solubilidade da hGH a este valor de pH, que é para ser guardada como uma solução aquosa ou como uma formulação liofilizada. De acordo com esta citação, IGF-1 é geralmente estável a um pH não maior que 6 e hGH é estável a um pH maior do que 7,4- 7,8 .
No mercado há uma procura de soluções estáveis de hormona de crescimento injectáveis, por exemplo hGH em solução. Seria também vantajoso se a solução farmacêutica final contivesse um mínimo de aditivos tais como tensioactivos. «§ .9 |t; A Requerente descobriu agora uma nova formulação que resolve o problema acima mencionado.
ESTABILIDADE DA GH A estabilidade de hGH depende das propriedades físicas e químicas da proteína. São conhecidas diferentes vias de degradação tais como desamidação, oxidação e agregação. A desamidação e a oxidação são reacções químicas comuns compreendendo mudanças da estrutura primária da proteína. A desamidação ocorre especialmente em soluções aquosas mas temperatura e pH baixos inibem a reacção de desamidação.
Diferentes formas de agregação resultam da instabilidade física da proteína. Os agregados podem ser solúveis ou insolúveis e a ligação de ambas as formas pode ser covalente ou não-covalente.
Os agregados podem produzir soluções opalescentes, mas pode haver também agregados invisíveis só detectados quimicamente. A prevenção da agregação covalente em formulações de proteínas é importante uma vez que estes processos são irreversíveis e podem resultar na produção das espécies inactivas que adicionalmente podem ser também imunogénicas.
Mudanças na estrutura primária podem também dar lugar a mudanças da conformação que podem ser a causa da auto-associação da agregação das proteínas. A agregação não-covalente que ocorre em certas condições pode originar precipitação e perda de actividade.
Um grande número de reacções pode ocorrer sob diferentes condições de pH e é praticamente impossível formular uma proteína a um pH particular que elimine todas as reacções de modificação e ao mesmo tempo mantenha uma alta solubilidade e uma adequada conformação da proteína.
Até agar, um pH ligeiramente alcalino tem sido geralmente usado pelos fabricantes para evitar partículas visíveis e obter um produto a solução límpido. Na maior parte dos produtos comerciais, o pH está acima de 7, apesar do alto risco de desamidação.
Quando o produto Genotropin ® da Kabi Pharmacia é reconstituído, é obtido um pH de 6,7 a uma concentração de 16 Ul/ml de hGH. Este pH é um compromisso entre um pH que origina uma solução completamente límpida (pH 8) e um pH 6 que origina um baixo índice de desamidação mas uma opalescência ligeiramente maior.
Devido a esta complexidade, não é possível formular uma preparação de proicina c eliminar os processos de degradação. Os produtos protenicos liofilizados são muito mais estáveis do que as correspondentes soluções aquosas. Contudo, apesar de o produto liofilizado ser suficientemente estável depois de processado, a proteína degradar-se-á ainda lentamente durante o armazenamento.
A INVENÇÃO
Duma forma totalmente inesperada, a Requerente chegou à conclusão de que soluções de hormona de crescimento, nas quais foi escolhido o citrato como substância tampão, são mais estáveis que aquelas em que o tampão é fosfato. A invenção refere-se a uma formulação injectável estabilizada de hormona de crescimento ou qualquer seu análogo funcional, sendo estável pelo menos durante 12 meses, consistindo em hormona de crescimento ou qualquer seu análogo funcional e citrato numa concentração de 2-50 mM, como substância tampão e de preferência contém o citrato de sódio, como substância tampão, numa concentração de 2-40 mM, com um pH de cerca de 5,0 a 7,0, para desta forma estabilizar a mencionada hormona de crescimento na dita formulação e incluir opcionalmente aminoácidos tais como
glicina e alanina e/ou manitol ou outros álcoois de açúcar e/ou glicerol e/ou outro hidrato de carbono e opcionalmente um conservante tal como álcool benzílico.
De preferência, a formulação é uma solução aquosa de hGh ou qualquer outro seu análogo funcional e citrato como tampão numa concentração de 2 a 20 mM. como por exemplo 5 mM ou 10 mM e de preferência contém citrato de sódio como substância tampão a um pH de cerca de 6,0 a 7,0. A solução deve ser isotónica. A hormona de crescimento é de preferência hGl-l recombinante. A formulação de acordo com a invenção é estável durante pelo menos 12 meses, Estável significa aqui, uma quantidade de mais do que 85% de monómero (IEF) e ter menos de 2% de fragmentos segundo SDS-PAGE. A formulação reivindicada pode também incluir uma mistura de hormona de crescimento e factores de crescimento .
Por factor de crescimento entende-se factores de crescimento semelhantes a insulina (IGF-1 ou IGF-2) e factor de crescimento epidérmico (EGF), quer de fontes naturais quer produzido por técnicas recombinantes. A invenção diz também respeito a um processo para preparação da formulação por mistura de hormona de crescimento ou qualquer outro seu análogo funcional, com citrato como substância tampão ou por adição dos constituintes da formulação final na última fase de purificação do gel.
Diz também respeito a um método de tratamento de um doente com carência de hormona de crescimento ou qualquer outro seu análogo funcional por administração da formulação reivindicada.
7 β $ ·<·?
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Por hormona de crescimento (GH) entende-se tanto a GH humana e animal que ocorrem naturalmente como a GH recombinante (rGH), como rhGH, rbGH e rpGH. Por analógo funcionais entendem-se compostos possuindo o mesmo efeito terapêutico que o da hormona de crescimento em animais e humanos. A hormona de crescimento a ser incluída no tampão pode ser o produto inicialmente isolado ou um produto que tenha sido liofilizado e depois reconstituído. A concentração da hormona de crescimento está apenas dependente da sua solubilidade no tampão utilizado e da quantidade terapeuticamente desejada para a dose a administrar. Preferencialmente, a concentração de hGH é 1-80 Ul/ml e mais preferivelmente 2-40 Ul/ml. A agregação sob a forma de precipitado observado por agitação da solução, é o resultado da desnaturação na interface ar - líquido. Isto pode-se evitar enchendo até acima, diminuindo assim as condições de agregação. EXEMPLO 1. O material para os estudos de formulação foi obtido pelo processo Genotropin®corrente. A hormona de crescimento humana é sintetizada na bactéria Escherichia coli (E coli) K12, utilizando como modelo o plarinidio cie expressão pAPSTIIhGH plasmídeo. A hormona é segregada para fora da célula para o espaço periplasmático durante a síntese. A hormona de crescimento humana é subsequentemente isolada a partir do espado periplasmático de E. Coli após ruptura da membrana exterior da bactéria. O extracto contendo hGH recombinante foi fraccionado em DEAE-Sepharose FF. Seguiram-se duas operações de precipitação com sulfato de amónio e após isso duas etapas de fraccionamento em DEAE-Sepharose FF. A formulação foi realizada por filtração em gel que tem por fim remover os sais usados nas etapas de purificação prévias e por adição dos constituintes na formulação final. A ultima coluna de Sephadex G-25 (Pharmacia, diâmetro 1,3 cm, altura do leito 45 cm) foi
equilibrada com tampão de formulação. A equilibração e a cromatografia foi executada a +7°C. A concentração desejada de proteína foi conseguida por diluição com o tampão da formulação.
Foi investigada a estabilidade de sete soluções. Veja-se a tabela 1.
Tabela 1 Exemplo A B C D hGH Ul/ml 20 20 10 10 Citrato de Na, mM 5 — — — Fosfato de Na, mM — 5 10 10 Glicina, mM 12 12 12 12 Manitol, mM 250 250 250 250 pH 6,2 6,3 6,2 7,4 Volume 1 1 1 1 Valores de partida: pH 6,2 6,3 6,2 7.4 IEF (% monómero) 98 98 99 100 SDS-PAGE agregados, % 0 0 — monómero, % 99,8 99,6 — — fragmentos, % 0,2 0,4 — — inspecção visual límpido límpido límpido límpido Resultados após 6 meses a 5°C pH 6,3 6,4 6,4 7,5 IEF (% monómero) 88 84 88 . 73 SDS-PAGE agregados, % 0 0 0 0,2 monómero, % 99,7 95.1 97,5 98,4 fragmentos, % 0,3 4,9 2,5 1,3 inspecção visual límpido — Resultados após 15 meses a 5°C PH 6,3 6,4 IEF (% monómero) 86 75 - SDS-PAGE agregados, % 0 0,1 monómero, % 98,9 92,7 fragmentos, % 1,0 7,3 inspecção visual límpido límpido Resultados após 24 meses a 5°C PH 6,4 6,4 IEF (% monómero) 88 71 SDS-PAGE agregados, % 0 0 monómero, % 98,3 89,1 fragmentos, % 1,7 10,9 inspecção visual límpido límpido ϋ
Tabela 2
Exemplo E F G H hGH Ul/ml 4 4 10 10 Citrato de Na, mM 10 — — 5 Fosfato de Na, mM — 10 10 -- Glicina, mM 12 12 12 12 Manitol, mM 250 250 250 250 pH 6,2 6,1 6,3 6,1 Volume Λ J 2 0,35 Valores de partida: pH 6,2 6,1 6,3 6.1 IEF (% monómero) 99 99 97 100 inspecção visual límpido límpido límpido límpido Resultados após 6 meses a 5°C pH 6,3 6,2 6,3 6,6 IEF (% monómero) 89 86 85 91 í SDS-PAGE agregados, % 0 0 0,1 0 monómero, % 99,8 97,1 95,2 98,1 fragmentos, % 0,2 2,9 4,7 1,9 inspecção visual límpido límpido límpido límpido Resultados após 12 meses a 5°C pH IEF (% monómero) 6,3 6,5 SDS-PAGE 71 90 agregados, % monómero, % 0,4 0 fragmentos, % 93 98,1 - inspecção visual 6,6 1,8 — límpido Resultados após 24 meses a 5°C ; pH IEF (% monómero) 6,4 6,4 SDS-PAGE 88 71 agregados, % monómero, % 0 0 fragmentos, % 98,3 89,1 inspecção visual 1,7 10,9 límpido límpido
MÉTODOS
Avaliação densitométrica da focagem isoelétrica (IEF~) O IEF é um método pelo qual se pode avaliar a extensão da desamidação. A separação dos componentes da hGH é feita num gradiente de pH que é estabelecido entre dois elétrodos e estabilizado por suportes anfólitos. As proteínas migram no gradiente até atingirem o seu ponto isoelétrico, no qual a proteína não possui qualquer carga e onde portanto se concentrará pois a migração cessa. Portanto a separação é obtida de acordo com a carga. A distribuição relativa das formas de hGH carregadas são quantificados por densitometria por captação da imagem da mancha de Azul de Coomassie dos polipeptidos.
Quanto mais elevada a percentagem de monómero, menor a desamidação.
Distribuição do tamanho dos polipéptidos (SDS-PAGE)
As proteínas em preparações de somatropina, hGH, foram desnaturadas por dodecil sulfato de sódio (SDS) para originar a complexos moleculares de proteína-SDS carregados negativamente. A separação foi então obtida de acordo com o tamanho molecular por electroforese em geles de poliacrilamida (PAGE) na presença de SDS. A distribuição relativa do tamanho dos polipeptidos de hGH foi quantificada por densitometria captando a imagem das bandas de polipéptidos manchadas a prata.
Inspecção visual
A aparência das soluções foi inspeccionada a olho nú de acordo com Ph. Eur. 2a Ed. pH O pH foi medido com eléctrodos de vidro e calomelanos.
Os exemplos A, E e H são de acordo com a invenção. 12
'· :,1
Pelas tabelas 1 e 2 vê-se claramente que a percentagem de fragmento é muito maior na solução tamponada com fosfato de Na do que com citrato de Na. B (fosfato de Na) após 15 meses de armazenagem a 5°C contém 7,3% dc fragmentos c 92,7% do monómero e A (citrato de Na) tem 1,0% e 98,9% respectivamente.
Para F (fosfato de Na) a quantidade relativa de fragmento é 2,9% e a percentagem de monómero é 97,1% após 6 meses de armazenagem a 5°C. E (citrato de Na) apresenta 0,2% e 99,8%, respectivamente. B, C, D e F contêm fosfato de Na e todos têm elevada percentagem de fragmentos após armazenagem. D apresenta um pH mais elevado, mas a quantidade de fragmentos é mais alta do que para a solução E usando 10 mM de tampão citrato de Na. O grau de desaminação é inaceitavelmente elevado em D. EXEMPLO 2
Este exemplo foi realizado com o fim de comparar composições de acordo com a invenção com e sem álcool benzílico. Veja-se a tabela 3.
As formulações foram preparadas da mesma maneira que se explicou no exemplo 1, mas a formulação da solução tampão continha álcool benzílico.
Tabela 3
Exemplo I K L A hGH IU/ml 20 20 20 20 Citrato de Na, mM 10 10 5 5 Glicina, mM 12 — 12 12 Manitol, mM 150 150 130 250 Álcool benzílico % 1 1 1 — pH 6,3 6,3 6,3 6,2 Volume 1 1 3,5 1 Resultados após armazenagem de3 semanas a 30°C: 6,3 6,3 6,2 6,2 PH 67 68 64 72 IEF (% monómero) Limpidez límpido límpido límpido límpido Resultados após armazenagem de 1 6,3 6,3 6,2 6,2 mês a 5°C: 99 99 — 97 pH IEF (% monómero) Limpidez límpido límpido límpido límpido 6,3 6,4 6,2 6,3 Resultados após armazenagem de 3 94 94 96 94 meses a 5°C pH IEF (% monómero) Limpidez SDS-PAGE agregados, % monómero, % fragmentos, % límpido límpido límpido 0 99,8 0,2 límpido 0,1 99,4 0,5 O exemplo 2 foi realizado para mostrar como a adição de álcool benzílico influencia a estabilidade quando é utilizado o citrato de Na como tampão. O álcool benzílico é um conservante cujo uso é condicionado em preparações injectáveis multidose.
De acordo com as farmacopeias é uma exigência que seja adicionado um conservante adequado a preparações injectáveis multidose de forma a garantir a segurança microbiana do produto. líf» Μ %£Τ'ϋ.
Dado que ο álcool benzílico tem uma influência na isotonicidade, ajusta-se em conformidade a quantidade de manitol quando se adiciona o álcool benzílico.
Da Tabela 3 vê-se claramente que a adição de álcool benzílico não tem influência na estabilidade quando se utiliza citrato de Na como tampão. EXEMPLO 3
Este exemplo foi realizado a fim de comparar composições de acordo com a invenção com e sem glicina e manitol.
Veja-se a tabela 4
As formulações foram preparadas da mesma forma que as explicadas no exemplo I.
Tabela 4
Exemplo M N hGH IU/ml 20 20 Na-Citrato, mM 5 5 Glicina, mM — 12 Manitol, mM — 150 PH 6,3 6,3 Volume 1 1 Resultados após 1 semana a 30°C: PH 6,3 6,3 IEF (% monómero) 92 91 SDS-PAGE agregados, % 0 0 monómeros, % 99,5 99,6 fragmentos, % 0,5 0,4 Inspecção visual límpido límpido : j
Pela Tabela 4 vê-se que a adição de aditivos tais como glicina e manitol nâo tem influência na estabilidade quando se utiliza o citrato de Na como tampão.
Lisboa, 2000 | c!L L·
Dt. Américo da Silva Carvalho
AgenteG;Í'J:λ R. CasSlw, íi:-. i'-·.'—>=*υ4 Teleís. 213851 333 - 2l3854613
Claims (11)
- Iy i REIVINDICAÇÕES 1. Uma formulação injectável estabilizada de hormona de crescimento humana ou qualquer seu análogo funcional que é estável durante pelo menos 12 meses, consistindo a hormona de crescimento humana e citrato numa quantidade de 2 a 50 mM como substância tampão a um pH de cerca de 5 a 7, para dessa forma estabilizar a dita hormona de crescimento na dita formulação e opcionalmente aminoácidos e/ou açúcar álcool e/ou glicerol e/ou carbo-hidratos e/ou conservante.
- 2. Formulação de acordo com a reivindicação 1, na qual a formulação é uma solução aquosa de hGH.
- 3. Formulação de acordo com a reivindicação 2, na qual o citrato como substância tampão tem a concentração de 2 a 20 mM.
- 4. Solução aquosa de hGH de acordo com qualquer das reivindicações 1-3 que compreende citrato de sódio como substância tampão e pH cerca de 6-7.
- 5. Solução aquosa de hGH de acordo com a reivindicação 4 que compreende citrato de sódio numa quantidade de 5 mM.
- 6. Solução aquosa de hGH de acordo com a reivindicação 4 que compreende citrato de sódio numa quantidade de 10 mM.
- 7. Formulação de acordo com qualquer das reivindicações 1-6, que compreende incluindo glicina e/ou manitol, e/ou glicerol.
- 8. Formulação de acordo com quaisquer das reivindicações de 1-7, que compreende um conservante.
- 9. Formulação de acordo com a reivindicação 8 a qual é uma solução aquosa de hGH e o conservante é álcool benzílico.
- 10. Formulação de acordo com qualquer das reivindicações 1-9, na qual a hGH é hGH recombinante.
- 11. Processo para preparação de uma formulação de acordo com qualquer das reivindicações 1-10, caracterizado por se misturar hormona de crescimento ou qualquer seu análogo funcional com citrato como substância tampão ou por se adicionar os constituintes da formulação final na última operação de purificação do gel. Lisboa, 2 2 MOV. 2000 ADr. Américo da Silva CarvalhoTelets. 213 651329 - 213 654 613 :tríal •SOA
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