композиция для пролонгированного высвобождения гормона роста человека

Формула изобретения

1. Композиция для пролонгированного высвобождения человеческого гормона роста, содержащая: а) биосовместимый полимер; б) частицы человеческого гормона роста; в) катионы металла, отличающаяся тем, что гормон человеческого роста находится в виде комплексного соединения с катионом металла, при этом молярное отношение катиона металла к человеческому гормону роста выбрано большим, чем 4 : 1, и меньшим или равным 10 : 1.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что указанное молярное отношение выбрано по меньшей мере около 6 : 1, предпочтительно около 10 : 1.

3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве катиона металла выбран Zn(II).

4. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что катион металла добавлен к человеческому гормону роста в виде водорастворимой соли.

5. Композиция по п. 4, отличающаяся тем, что указанный катион металла добавлен к человеческому гормону роста в виде ацетата цинка.

6. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанные частицы человеческого гормона роста в комплексе с катионом металла диспергированы в указанном биосовместимом полимере.

7. Композиция по п.6, отличающаяся тем, что указанный полимер выбран из группы, состоящей из поли(лактида), поли(гликолида), сополимера лактида и гликолида, полимера молочной кислоты, полимера гликолевой кислоты, поликапролактона, поликарбоната, полиамидоэфира, полиангидрида, полиаминокислоты, полиортоэфира, полицианакрилата, поли(р-диоксанона), поли(алкеноксалата), полиуретана, а также их смесей и сополимеров.

8. Композиция по п.7, отличающаяся тем, что указанный полимер выбран из группы, состоящей из поли(лактида), поли(гликолида) и сополимера лактида и гликолида.

9. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанные частицы человеческого гормона роста в комплексе с катионом металла присутствуют в указанном полимере в концентрации от около 0,1% до около 30% по весу, предпочтительно от около 0,1% до около 20% по весу.

10. Композиция по п.9, отличающаяся тем, что указанные частицы человеческого гормона роста в комплексе с катионом металла, присутствуют в указанном полимере в концентрации около 15% по весу.

11. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что биосовместимый полимер дополнительно содержит компонент катиона металла.

12. Композиция по п.11, отличающаяся тем, что в качестве катиона металла в компоненте катиона металла выбран Zn(II).

13. Композиция по п.12, отличающаяся тем, что компонент катиона металла выбран из группы, состоящей из ZnCO₃, Zn₃(C₆H₅O₇)₂, Zn(OAe)₂, ZnSO₄ и ZnCl₂. 14. Композиция по п.11, отличающаяся тем, что в качестве катиона металла в компоненте катиона металла выбран Mg(II).

15. Композиция по п.14, отличающаяся тем, что компонент катиона металла выбран из группы, состоящей из Mg(OH)₂, MgCO₃, Mg₃(C₆H₅O₇)₂, Mg(OAe)₂, MgSO₄ MgCl₂.

16. Композиция по любому из пп.12 - 15, отличающаяся тем, что соотношение компонента катиона металла к полимеру выбрано в интервале от около 1 : 99 до около 1 : 2 по весу, предпочтительно около 1% по весу.

17. Композиция для пролонгированного высвобождения человеческого гормона роста по п.1, отличающаяся тем, что она содержит: а) биосовместимый сополимер лактида и гликолида с диспергированным в нем ионами Zn(II), введенными в виде ZnCO₃, и б) частицы человеческого гормона роста (ЧГР) в комплексе с Zn(II), который добавлен к человеческому гормону роста в виде ацетата цинка при молярном соотношении Zn : ЧГР около 10 : 1, при этом указанные частицы человеческого гормона роста в комплексе с Zn(II) присутствуют в указанном полимере в концентрации около 15% по весу.

18. Композиция по любому из предшествующих пунктов для использования при приготовлении медикаментов для терапии.

Описание изобретения к патенту

Человеческий гормон роста (hGH, или ЧГР) - это белок, который секретируется гипофизом и может быть получен также методом рекомбинантной генной инженерии. ЧГР вызывает рост всех тканей организма, которые способны расти.

Обычно ЧГР применяется при лечении пациентов, страдающих от карликовости в связи с гипофункцией гипофиза. В настоящее время водный раствор ЧГР вводится пациентам подкожно, в виде болюса три раза в неделю или ежедневно для того, чтобы поддерживать требуемый уровень ЧГР в сыворотке крови. У больных, постоянно принимающих ЧГР, частые инъекции могут приводить к проблемам переносимости данного режима лечения.

Чтобы разрешить проблемы, связанные с повторными инъекциями водных растворов ЧГР, предпринимались попытки создать препараты с контролируемым высвобождением ЧГР, содержащие более высокие дозы ЧГР, чем при инъекциях болюса, и капсулированные внутри полимерной матрицы, с тем чтобы высвобождение ЧГР in vivo происходило в течение недели или более длительного периода.

Однако подобные препараты с контролируемым высвобождением часто давали высокое начальное высвобождение ЧГР с минимальной скоростью высвобождения впоследствии. Кроме того, в связи с высокой концентрацией ЧГР внутри подобных препаратов с контролируемым высвобождением спустя несколько дней наблюдалась тенденция к агрегации молекул ЧГР с образованием агрегированного ЧГР, который является иммуногеном in vivo и, вероятно, имеет пониженную биологическую активность.

Известна также композиция для пролонгированного высвобождения человеческого гормона роста, предложенная в международной заявке PCT/US93/11621, принадлежащей заявителю настоящего изобретения и опубликованной как документ WO 94/12158. Эта композиция - биосовместимый полимер, частицы человеческого гормона роста и катионы металла, присутствующие в виде солей, например, цинка.

В указанной композиции молярное отношение соли металла к человеческому гормону роста рекомендуется выбирать в интервале от 1:10 до 4:1, причем отношение молярное отношение катиона металла к указанному гормону не превышает 4:1.

Хотя данная композиция, приготавливаемая в виде микросфер, более эффективна, чем другие композиции этого типа, стабильность выделения ЧГР при ее применении все же недостаточнo высока.

В связи с этим продолжает существовать потребность в средствах обеспечения стабильного пролонгированного высвобождения биологически активного ЧГР in vivo, не вызывающих реакцию иммунной системы в течение периода высвобождения ЧГР.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к композиции, а также к способам формирования и использования этой композиции для пролонгированного высвобождения биологически активного, стабилизированного человеческого гормона роста (ЧГР). Композиция по настоящему изобретению, обеспечивающая пролонгированное высвобождение ЧГР, содержит полимерную матрицу на основе биосовместимого полимера и частицы биологически активного ЧГР, стабилизированного катионом металла, причем указанные частицы диспергированы по биосовместимому полимеру.

Способ приготовления композиции пролонгированного высвобождения ЧГР согласно настоящему изобретению включает растворение биосовместимого полимера в растворителе для полимера с образованием полимерного раствора, диспергирование в этом полимерном растворе биологически активного стабилизированного ЧГР и последующее отвердевание полимера с формированием полимерной матрицы, содержащей указанные диспергированные частицы ЧГР.

Способ использования композиции для пролонгированного высвобождения ЧГР согласно настоящему изобретению включает обеспечение терапевтически эффективного содержания биологически активного неагрегированного гормона роста человека в крови пациента для стабильного пролонгированного снабжения пациента соответствующими дозами указанной композиции пролонгированного высвобождения.

Достоинствами указанной композиции для пролонгированного высвобождения ЧГР являются более стабильное и длительное обеспечение заданных уровней содержания ЧГР в крови in vivo, меньшие начальные всплески уровня ЧГР и повышенный терапевтический эффект благодаря устранению флуктуаций уровня ЧГР в сыворотке крови. Среди других достоинств - лучшее восприятие со стороны пациентов в связи с сокращением необходимого количества инъекций. Еще одним достоинством является возможность использования меньших количеств ЧГР по сравнению со способом инъекций болюсов, поскольку уровень содержания ЧГР в сыворотке крови поддерживается более близким к терапевтическому порогу.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Человеческий гормон роста (ЧГР), используемый в настоящем изобретении, - это биологически активный ЧГР в молекулярной (мономерной, или неагрегированной) форме. Как правило, молекулярный ЧГР является неиммуногенным.

Агрегированный ЧГР может вызывать иммунологический ответ, приводящий к образованию антител, воздействующих на ЧГР. Это может снижать эффективность длительной терапии ЧГР. Кроме того, агрегированный ЧГР может стимулировать аутоиммунную реакцию на эндогенный ЧГР.

Пролонгированное высвобождение биологически активного неагрегированного человеческого гормона роста приводит к поддержанию измеримого уровня биологически активного мономерного ЧГР в течение более длительного периода, чем после прямого введения ЧГР в водном растворе. Предпочтительно, чтобы пролонгированное высвобождение ЧГР продолжалось в течение примерно недели или долее, еще более предпочтительно - в течение не менее двух недель.

Пролонгированное высвобождение биологически активного неагрегированного ЧГР из полимерной матрицы может быть непрерывным или прерывистым, с относительно постоянной или варьируемой скоростью высвобождения. Непрерывность высвобождения ЧГР и уровень высвобождения ЧГР могут, среди прочих способов, обеспечиваться использованием одного или нескольких типов полимерной композиции, варьированием содержания ЧГР и/или выбором наполнителей, обеспечивающих желаемый эффект.

Стабилизированный ЧГР содержит биологически активный неагрегированный ЧГР, образующий комплексное соединение по меньшей мере с многовалентным катионом металла одного типа, имеющим валентность +2 и выше, из компонента катиона металла. Стабилизированный ЧГР входит в композицию пролонгированного высвобождения в форме частиц.

Подходящие многовалентные катионы металлов включают катионы металлов в состав биосовместимых компонентов катионов металлов. Компонент катиона металла (или металло-катионный компонент) является биосовместимым, если этот компонент в применяемых количествах нетоксичен для реципиента и, кроме того, если он не создает никаких вредных или нежелательных эффектов для тела реципиента, таких как иммунологическая реакция в месте инъекции.

В типичном случае молярное отношение металло-катионного компонента к ЧГР применительно к катиону металла для стабилизации ЧГР выбирается в интервале от примерно 4:1 до примерно 10:1.

Предпочтительным катионом для стабилизации ЧГР является Zn⁺². В предпочтительном варианте осуществления молярное отношение компонента, содержащего катионы Zn⁺², к ЧГР составляет примерно 6:1.

Пригодность катиона металла для стабилизации ЧГР может быть определена специалистом в данной области путем выполнения различных процедур, указывающих на стабильность, таких как электрофорез в полиакриламидном геле, изоэлектрофокусировка, обратнофазовая хроматография, жидкостная хроматография высокого давления, а также тесты действенности с использованием лиофилизованных частиц ЧГР, содержащих катионы металла, для определения действенности ЧГР после лиофилизации и длительности его высвобождения из микрочастиц. В случае стабилизированного ЧГР тенденция ЧГР к агрегации в пределах микрочастицы во время гидратации in vivo и/или к потере биологической активности (или действенности) в связи с гидратацией, а также вследствие процесса формирования композиции с пролонгированным высвобождением или в связи с химическими характеристиками подобной композиции, ослабляется путем комплексирования с ЧГР по меньшей мере одного типа катиона металла перед введением ЧГР в контакт с раствором полимера.

Стабилизация ЧГР предотвращает существенную агрегацию in vivo в течение всего времени пролонгированного высвобождения. Существенная агрегация определяется как агрегация примерно 15% или более от начального количества инкапсулированного мономера ЧГР. Предпочтительно, чтобы агрегация поддерживалась на уровне менее 5% от начальной дозы инкапсулированного мономера ЧГР. Еще более предпочтительным является уровень ниже 2% от начальной дозы.

ЧГР в составе композиции пролонгированного высвобождения ЧГР может также смешиваться с другими компонентами, такими как наполнители или дополнительные стабилизирующие добавки, например, буферными веществами для стабилизации ЧГР во время лиофилизации.

Наполнители обычно содержат инертные материалы. Подходящие наполнители известны специалистам в данной области.

Полимеры, или полимерные матрицы, подходящие для использования в композиции пролонгированного высвобождения, должны быть биосовместимыми. Полимер считается биосовместимым, если он и любые продукты его деградации нетоксичны для реципиента и, кроме того, не создают никаких вредных или нежелательных эффектов для тела реципиента, таких как иммунологическая реакция в месте инъекции.

Полимер, входящий в композицию пролонгированного высвобождения, должен также быть биодеградируемым. Применительно к изобретению это означает, что композиция будет деградировать, или разрушаться in vivo с образованием более мелких химических образований. Деградация может являться результатом ферментативных, химических и физических процессов.

К подходящим биосовместимым биодеградируемым полимерам относятся, например, поли(лактиды), поли(гликолиды), сополимеры лактидов и гликолидов, полимеры молочной кислоты, полимеры гликолевой кислоты, сополимеры молочной кислоты и гликолевой кислоты, поликапролактоны, поликарбонаты, полиамидоэфиры, полиангидриды, полиаминокислоты, полиортоэфиры, полицианакрилаты, поли(p-диоксанон), поли(алкеноксалаты), биодеградируемые полиуретаны, а также их смеси и сополимеры.

При этом концевые группы полимера могут быть модифицированы. Например, полиэфиры могут являться или не являться блокированными, а также представлять собой смесь блокированных и неблокированных полимеров. Блокированный полимер, например, специфически имеет блокированные концевые карбоксильные группы. В общем случае блокирующая группа происходит из инициатора полимеризации, как правило, является алкильной группой. Характерной особенностью неблокированных полимеров является наличие свободных концевых карбоксильных групп.

Приемлемые молекулярные массы полимеров, используемых согласно данному изобретению, могут быть установлены специалистом в данной области техники с учетом таких факторов, как желаемая скорость деградации полимера, его физические свойства, такие как механическая прочность и скорость растворения в растворителе. Типичный диапазон приемлемых молекулярных масс составляет от примерно 2000 дальтон до примерно 2000000 дальтон. В предпочтительном варианте изобретения используется биодеградируемый полимер или сополимер. В более предпочтительном варианте полимер представляет собой сополимер лактида и гликолида (далее обозначаемый как СЛГ) с соотношением лактид/гликолид примерно 1: 1 и с молекулярной массой от примерно 5000 дальтон до примерно 70000 дальтон. В еще более предпочтительном варианте осуществления изобретения молекулярная масса используемого СЛГ составляет от примерно 5000 дальтон до примерно 42000 дальтон. Согласно еще более предпочтительному варианту осуществления изобретения используемый СЛГ имеет молекулярную массу в интервале от примерно 6000 до примерно 31000 дальтон.

Количество ЧГР, которое содержится в одной дозе микрочастиц пролонгированного высвобождения или в альтернативных вариантах систем пролонгированного высвобождения, содержащих частицы биологически активного стабилизированного ЧГР, соответствует терапевтически или профилактически эффективному количеству, которое может быть определено специалистом в данной области с учетом таких факторов, как вес тела, состояние, подлежащее лечению, тип используемого полимера, а также скорость высвобождения из полимера.

В одном из вариантов осуществления, ЧГР-композиция пролонгированного высвобождения содержит от около 0,01% (по весу) до около 50% (по весу) биологически активных стабилизированных частиц ЧГР. Количество таких используемых частиц будет изменяться в зависимости от желаемого действия ЧГР, планируемых уровней высвобождения, а также интервала времени, в течение которого должен высвобождаться ЧГР. Предпочтительным является диапазон содержания частиц ЧГР от примерно 0,1% (по весу) до примерно 30% (по весу). Более предпочтительный диапазон содержания частиц ЧГР заключен между примерно 0,1% (по весу) и примерно 20% (по весу). Наиболее предпочтительным является содержание биологически активных стабилизированных частиц ЧГР на уровне около 15% (по весу).

В другом варианте осуществления изобретения, ЧГР-композиция пролонгированного высвобождения содержит также второй металло-катионный компонент, который не входит в состав стабилизированных частиц ЧГР и диспергирован по полимеру. Этот второй компонент предпочтительно содержит катион металла того же типа, который содержится в стабилизированном ЧГР. В качестве альтернативы второй металло-катионный компонент может содержать один или несколько катионов металла другого типа.

Второй металло-катионный компонент модулирует скорость высвобождения ЧГР из полимерной матрицы композиции пролонгированного высвобождения, действуя как бы в качестве резервуара катионов металла для дополнительного увеличения периода времени, в течение которого катионы металла стабилизируют ЧГР, повышая тем самым стабильность ЧГР в композиции.

В типичном случае металло-катионный компонент, применяемый для модификации высвобождения, содержит по меньшей мере многовалентный катион металла одного типа. Примерами второго катиона металла, пригодного для модификации высвобождения ЧГР, могут служить Mg(OH)₂, MgCO₃ (например, 4MgCO₃Mg(OH)₂5H₂O), ZnCO₃ (например, 3Zn(OH)₂2ZnCO₃), CaCO₃, Zn₃(C₆H₅O₇)₂, Mg(OAc)₂, MgSO₄, Zn(OAc)₂, ZnSO₄, ZnCl₂, и Mg₃(C₆H₅O₇)₂. Рекомендуемое отношение второго металло-катионного компонента к полимеру находится в интервале от примерно 1:99 до 1:2 по весу. Оптимальное отношение зависит от используемого полимера и компонента катиона металла.

Полимерная матрица, содержащая диспергированный металло-катионный компонент, предназначенный для модификации высвобождения биологически активного агента из полимерной матрицы, подробно описана в патенте США N 5656297 и в международной заявке N PCT/US95/05511, сведения из которых включены в настоящее описание путем ссылки на указанную заявку.

Композиции ЧГР пролонгированного высвобождения в соответствии с настоящим изобретением может быть придана различная форма, например пленки, таблетки, цилиндра, диска или микрочастицы. Микрочастица, рассматриваемая в контексте настоящего изобретения, содержит полимерный компонент с размерами менее 1 мм, внутри которого диспергированы стабилизированные частицы ЧГР. Микрочастица может иметь сферическую, несферическую или неправильную форму. Предпочтительно, чтобы микрочастица была микросферой. В типичном случае размеры микрочастицы должны быть удобны для ее инъекции. Предпочтительный диапазон размеров микрочастиц составляет примерно от 1 до 180 мкм в диаметре.

Согласно способу формирования композиции для пролонгированного высвобождения биологически активного неагрегированного ЧГР, соответствующее количество частиц биологически активного стабилизированного ЧГР диспергируют в растворе полимера.

Подходящий раствор полимера содержит от примерно 1% (по весу) до примерно 30% (по весу) соответствующего биосовместимого полимера, растворенного в подходящем растворителе. Предпочтительно раствор полимера содержит от примерно 2% (по весу) до примерно 20% (по весу). Наиболее предпочтительным является раствор, содержащий от 5% до примерно 10% полимера (по весу).

В качестве подходящего растворителя полимера здесь рассматривается растворитель, в котором растворяется полимер, но который практически не растворяет стабилизированные частицы ЧГР и не реагирует с ними. Примерами подходящих растворителей полимеров могут служить полярные органические жидкости, такие как метиленхлорид, хлороформ, этилацетат и ацетон.

Для того чтобы приготовить активные стабилизированные частицы ЧГР, ЧГР смешивают в подходящем водном растворителе с по меньшей мере одним металло-катионным компонентом при pH, подходящем для формирования комплекса катион металла - ЧГР.

Уровень pH, подходящий для формирования комплекса ЧГР, в типичном случае лежит в интервале от примерно 7,0 до примерно 7,4. Этот уровень обычно обеспечивается использованием в качестве растворителя водного буфера, такого как гидрокарбонат натрия.

В качестве подходящих растворителей рассматриваются такие, в которых обеспечивается хотя бы слабая растворимость ЧГР и катиона металла, например водный буфер на основе гидрокарбоната натрия. Применительно к водным растворителям желательно, чтобы использовалась деионизированная вода или вода для инъекций.

Следует учитывать, что до вступления в контакт с металло-катионным компонентом ЧГР может находиться как в твердом, так и в растворенном состоянии. Аналогично указанный компонент до вступления в контакт с ЧГР также может находиться как в твердом, так и в растворенном состоянии. В предпочтительном варианте буферный водный раствор ЧГР смешивают с водным раствором металло-катионного компонента.

В типичном случае комплексное соединение ЧГР имеет вид мутного осадка, который суспензирован в растворе. Однако он может существовать и в растворенной форме. В еще более предпочтительном варианте осуществления ЧГР образует комплексное соединение с Zn⁺².

Затем комплексное соединение ЧГР высушивают, например лиофилизацией, с образованием частиц стабилизированного ЧГР. Лиофилизации могут быть подвергнуты либо вся порция полученного комплекса ЧГР в виде суспензии или раствора, либо последовательно небольшие части этой порции. Согласно предпочтительному варианту суспензию комплексного ЧГР подвергают сначала тонкому измельчению, например с помощью ультразвукового сопла, а затем лиофилизации с образованием частиц стабилизированного ЧГР. При осуществлении лиофилизации комплексного ЧГР применяют известные специалистам средства, предназначенные для этой цели.

Предпочтительно, чтобы частицы стабилизированного ЧГР имели размеры порядка от 1 до 6 мкм в диаметре. Частицы ЧГР могут быть подвергнуты раздельной фрагментации, как это описано в патентной заявке США N 08/006682 того же заявителя с приоритетом 21 июня 1993 г., которая относится к способу получения малых частиц биологически активных агентов (описание к этой заявке полностью включено в настоящее описание путем ссылки на него). В качестве альтернативы частицы ЧГР могут быть фрагментированы после добавления их в полимерный раствор, например с применением ультразвукового зонда или сопла.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения второй металло-катионный компонент, который не содержится в стабилизированных частицах ЧГР, также диспергируют в полимерном растворе.

Подразумевается, что второй металло-катионный компонент и стабилизированный ЧГР могут быть диспергированы в полимерный раствор путем добавления поочередно, в обратном порядке, чередующимися порциями, раздельно или одновременно. В альтернативном варианте полимер, второй металло-катионный компонент и стабилизированный ЧГР могут быть смешаны с образованием полимерного раствора путем добавления поочередно, в обратном порядке, чередующимися порциями, раздельно или одновременно.

Способ формирования композиции для модуляции высвобождения биологически активного агента из биодеградируемого полимера дополнительно описан в патентной заявке США N 08/237057 того же заявителя.

Согласно этому способу на следующем этапе растворитель полимера переводят в твердую фазу, формируя тем самым полимерную матрицу, содержащую диспергированные в ней частицы стабилизированного ЧГР.

Подходящий способ формирования композиции ЧГР с пролонгированным высвобождением из полимерного раствора состоит в испарении растворителя, как это описано в патентах США N 3737337, 3523906, 3691090, 4389330. Испарение растворителя - это типичный способ получения микрочастиц ЧГР с пролонгированным высвобождением.

При использовании метода испарения растворителя полимерный раствор, содержащий диспергированные в нем частицы стабилизированного ЧГР, перемешивают с жидкой фазой, частично смешиваемой с полимерный раствором, для образования эмульсии. В качестве жидкой фазы обычно используют водный растворитель. С целью стабилизации эмульсии часто в жидкую фазу добавляют эмульгаторы. Затем осуществляют испарение полимерного раствора в течение нескольких часов и более с образованием полимерной матрицы, внутри которой диспергированы частицы стабилизированного ЧГР.

Предпочтительный способ формирования микрочастиц ЧГР пролонгированного высвобождения из полимерного раствора раскрыт в патенте США N 5019400, а также в патентной заявке США N 08/443726 с приоритетом 14 мая 1995 г., опубликованной 21 ноября 1996 г. как документ WO 96/36317, сведения из которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки на них. По сравнению с другими способами, например с фазовым разделением, этот способ формирования микросфер дополнительно уменьшает количество ЧГР, необходимое для получения композиции пролонгированного высвобождения с заданным содержанием ЧГР.

Согласно этому способу полимерный раствор, содержащий диспергированные в нем частицы стабилизированного ЧГР, обрабатывают с образованием капелек, по меньшей мере существенная часть которых содержит полимерный раствор и стабилизированные частицы ЧГР. Эти капельки затем замораживают с использованием средств, позволяющих сформировать микрочастицы. Варианты обработки полимерного раствора с образованием капелек включают подачу дисперсии через ультразвуковое сопло, подачу к соплу под давлением, формирование струи и другие известные средства получения капелек.

Средства, пригодные для замораживания капель с образованием микрочастиц, включают подачу капель в сжиженный газ, такой как жидкий аргон или жидкий азот, или в смежную с ним зону для получения микрокапелек, которые затем отделяют от сжиженного газа. После этого замороженные микрокапельки вводят в контакт с нерастворяющейся жидкостью, такой как этанол или смесь этанола с гексаном или пентаном.

Растворитель, входящий в состав замороженных микрокапелек, экстрагируется в нерастворяющую жидкость в виде твердого вещества и/или жидкости с формированием микрочастиц, содержащих стабилизированный ЧГР. Смешивание этанола с другими нерастворяющими жидкостями, такими как гексан или пентан, может привести к повышению скорости экстракции растворителя из некоторых полимеров, таких как сополимер лактида и гликолида, по сравнению с применением только этанола.

Варьируя размер капелек, например изменением диаметра ультразвукового сопла, можно формировать микрочастицы с пролонгированным высвобождением ЧГР в широком диапазоне размеров. Если требуются очень большие микрочастицы, их можно экструдировать через шприц непосредственно в холодную жидкость. Повышение вязкости раствора полимера также может привести к увеличению диаметра микрочастиц. Размеры микрочастиц, формируемых по данному способу, могут варьировать в диапазоне от более 1000 мкм в диаметре до 1 мкм и менее.

Еще один способ формирования композиции ЧГР пролонгированного высвобождения из полимерного раствора состоит в отливке пленки из раствора, с использованием соответствующей формы. Например, после заливки полимерного раствора, содержащего диспергированные в нем частицы стабилизированного ЧГР, в форму с использованием средств, известныx специалистам, удаляют растворитель полимера или понижают температуру полимерного раствора до получения пленки с постоянным сухим весом. Отливка пленки из полимерного раствора, содержащего биологически активный агент, подробно описана в патентной заявке США N 08/237057 того же заявителя, информация из которой включена в настоящее описание путем ссылки на нее.

Предполагается, что высвобождение ЧГР может происходить по двум различным механизмам. Во-первых, высвобождение ЧГР может быть связано с его диффузией через заполненные водой каналы, которые образуются в полимерной матрице, например за счет растворения ЧГР, или через полости, возникающие при удалении растворителя полимера в процессе синтеза композиции с пролонгированным высвобождением.

Второй механизм состоит в высвобождении ЧГР за счет деградации полимера. Скорость деградации можно регулировать путем изменения свойств полимера, которые влияют на скорость его гидратации. Такими свойствами являются, например, соотношение различных мономеров, образующих полимер, в частности, лактида и гликолида; использование L-изомера мономера, вместо рацемической смеси; а также молекулярный вес полимера. Эти свойства могут влиять на гидрофильность и кристалличность, которые, в свою очередь, определяют скорость гидратации полимера. Гидрофильные наполнители, такие как соли, углеводороды и поверхностно-активные вещества, также могут быть применены, чтобы увеличить гидратацию и тем самым изменить скорость эрозии полимера.

Изменяя свойства полимера, можно контролировать вклад диффузии и/или деградации полимера в высвобождение ЧГР. Например, повышение содержания гликолида в сополимере лактида и гликолида и уменьшение молекулярной массы полимера может усилить гидролиз полимера и таким образом обеспечить ускоренное высвобождение ЧГР за счет эрозии полимера.

Кроме того, скорость гидролиза полимера увеличивается при значениях pH, отличных от нейтральных. Поэтому для того, чтобы изменить скорость эрозии полимера, в полимерный раствор, используемый для формирования микросфер, могут добавляться кислотные или основные наполнители.

Композиция согласно настоящему изобретению может вводиться в организм человека или животного для обеспечения лечения ЧГР при различных медицинских показаниях путем инъекции, имплантации (подкожно, внутримышечно, внутрибрюшинно, интракраниально или интрадермально), введения в слизистые мембраны (например интраназально или с использованием суппозитория), а также доставки in situ с помощью клизм или аэрозольных спрэев, с соблюдением требуемой дозировки ЧГР, основываясь на известных параметрах.

Далее изобретение будет более подробно раскрыто на следующих примерах.

Пример 1

Получение ЧГР, стабилизированного Zn⁺²

Этот пример относится к человеческому гормону (ЧГР), последовательность ДНК которого описана в патенте США N 4898830. Человеческий гормон роста стабилизировался за счет образования нерастворимых комплексов с цинком.

ЧГР растворяли в образцах буфера на основе бикарбоната натрия с концентрацией 4 мМ при pH 7,2 для получения растворов ЧГР с концентрациями ЧГР от 0,1 до 0,5 мМ. С использованием деионизированной воды и первичного кислого ацетата цинка приготовляли раствор Zn²⁺ концентрацией 0,9 мМ, который затем добавляли к растворам ЧГР для формирования комплекса Zn⁺² - ЧГР. pH раствора комплекса Zn⁺² - ЧГР доводили до 7,0-7,4 путем добавления 1%-ной уксусной кислоты. Получали мутный суспендированный осадок, содержащий ЧГР, стабилизированного Zn⁺².

Затем суспензию ЧГР, стабилизированного Zn⁺², измельчали посредством ультразвукового сопла (типа VIA фирмы Sonics and Materials, США) и распыляли в полипропиленовую ванночку (диаметром 17 см и глубиной 8 см), содержащую жидкий азот для формирования замороженных частиц. После этого полипропиленовую ванночку помещали в холодильник с температурой - 80^oC до испарения жидкого азота. Затем замороженные частицы, содержавшие ЧГР, стабилизированный Zn⁺², подвергались лиофилизации с образованием частиц ЧГР, стабилизированного Zn⁺².

Пример 2

Приготовление микросфер СЛГ, содержащих биологически активный ЧГР, стабилизированный против агрегации

Микросферы, содержащие человеческий гормон роста (ЧГР), стабилизированный Zn⁺², приготавливали из гидрофильного сополимера лактида и гликолида (СЛГ) марки RG502H со свободными карбоксильными концевыми группами (далее называемого "неблокированным СЛГ") (50:50 СЛГ, 9300 дальтон, производство фирмы Boehringer Ingelheim Chemicals, Inc.) или более гидрофобного полимера СЛГ с блокированными концевыми карбоксильными группами (далее называемого "блокированный СЛГ") (50:50 СЛГ, 10000 дальтон, партия # 115-56-01; производство фирмы Birmingham Polymers, Inc., США).

Полимер растворяли в метиленхлориде при комнатной температуре. К полимерному раствору добавляли лиофилизованные частицы ЧГР, а также карбонат цинка. Затем на смесь воздействовали ультразвуком для получения гомогенной суспензии. Суспензию дробили на капельки, пропуская через ультразвуковое сопло на слой жидкого азота, под которым расположен замороженный этанол. Сосуд с полученными микросферами выдерживали при -80^oC, чтобы экстрагировать метиленхлорид, а затем подвергали лиофилизации и получали сыпучий порошок.

Пример 3

Анализ инкапсулированного белка ЧГР

Целостность инкапсулированного ЧГР определяли, растворяя негидратированные микросферы в метиленхлориде и ацетоне, собирая белок, подвергая его лиофильной сушке и растворяя в HEPES-буфере, содержащем 10 мМ ЭДТА.

Соответствующие контроли были поставлены, чтобы гарантировать, что процесс экстракции не нарушает целостность белка.

Целостность ЧГР анализировалась измерением методом гель-фильтрации доли мономера ЧГР, содержавшейся в ЧГР после капсулирования. Результаты анализа целостности ЧГР в микросферах ЧГР пролонгированного высвобождения приведены в таблице 1.

Как показали результаты, процесс капсулирования не вызывает агрегации белка. Выход белка после процедуры экстракции (относительно количества, определенного по измерению содержания азота в микросферах) варьировал от 40 до 98%. Этот разброс предположительно связан с потерей материала на этапах переноса, и процесс экстракции в настоящее время модифицируется с целью повышения выхода белка.

Пример 4

Установление влияния карбоната цинка на кинетику высвобождения in vitro

Микросферы были приготовлены так, как это описано в примере 2, и содержали 15% по весу ЧГР (комплекс с соотношением Zn:белок ЧГР, равным 6:1); 0, 1, 6, 10 или 20% по весу карбоната цинка и сополимер лактида и гликолида.

Кинетику высвобождения из микросфер композиции пролонгированного высвобождения ЧГР, содержащих карбонат цинка в различных концентрациях, определяли путем суспендирования аликвот (10 мг) микросфер каждого типа в разных образцах HEPES-буфера объемом 1,5 мл (50 мМ HEPES, 10 мМ KCl, 0,1% NaN) при pH 7,2 с последующей инкубацией при 37^oC. Количественное определение высвобожденного белка осуществляли путем отбора проб буфера через 1, 3, 7, 10, 14, 21, 28 дней после инкубации с добавлением чистого буфера до первоначального объема после каждого отбора пробы.

Строили кумулятивную кривую зависимости от времени процента высвобожденного ЧГР (относительно исходного содержания ЧГР в начальной массе микросфер). Пробы высвобожденного белка для каждой временной точки анализировались на содержание мономера ЧГР методом гель-фильтрации.

Предполагается, что карбонат цинка действует в качестве фонда ионов цинка, что способствует образованию комплекса Zn-ЧГР и препятствует диссоциации до растворимого ЧГР. Поскольку растворимость карбоната цинка в воде низка, высвобождение ионов цинка из фонда происходит медленно, за счет чего модулируется растворимость белка.

Проведенный анализ показал, что в отсутствие карбоната цинка скорость высвобождения капсулированного ЧГР была очень высокой и весь белок ЧГР высвобождался в течение очень короткого времени.

Пример 5

Исследование ЧГР после деградации in vivo микросфер блокированного СЛГ с ЧГР, стабилизированным Zn⁺²

Микросферы блокированного СЛГ, содержащие 15% по весу ЧГР, стабилизированного Zn⁺², и 0, 6, 10 или 20% ZnCO₃, формировали способом, описанным в примере 2. Группам испытуемых крыс производили подкожную инъекцию проб (50 мг), содержащих различные микросферы ЧГР. Через 60 дней крыс забивали и вырезали образцы кожи из зон инъекции. Полученные образцы помещали в 10%-ный нейтральный забуференный формалин не меньше чем на 24 ч. Затем бритвой удаляли с образцов избыток кожи и помещали их в PBS (забуференный фосфатом физиологический раствор).

Дальнейшая обработка образцов ткани была проведена фирмой Pathology Associates, Inc. (США). Образцы кожи заливали в гликометакрилат, приготавливали срезы и анализировали на присутствие ЧГР, используя окрашивающий набор Histoscan/Lymphoscan Staining Kit (артикул N 24-408М, фирма Accurate Chemical & Scientific Corp., США) согласно инструкции изготовителя. Образцы тканей оценивались на присутствие или отсутствие окраски, которая указывала на присутствие или отсутствие в образце ЧГР.

Для всех образцов кожи из зон инъекции микросфер ЧГР тесты на присутствие ЧГР оказались положительными, указывая тем самым на то, что микросферы с блокированным СЛГ продолжали сохранять в своем составе ЧГР, даже через 60 дней in vivo.

Способ, описанный в примере 2, использовали для получения микросфер путем капсулирования 0 или 15% по весу ЧГР в форме комплекса Zn:ЧГР, а также 0, 1 или 6% соли ZnCO₃ внутрь блокированного СЛГ и неблокированного СЛГ.

Сравнение деградации in vivo микросфер неблокированного и блокированного СЛГ производилось путем инъекции образцов микросфер крысам с последующим анализом микросфер, остающихся в зоне инъекции в различные моменты времени после инъекции. Каждая порция образца с микросферами в каждой временной точке тестировалась на трех крысах. В день введения микросфер 750 мкл носителя (3%-ная карбоксиметилцеллюлоза, КМЦ низкой вязкости и 1%-ный солевой раствор Tween-20) добавляли в пробирки, содержащие 501 мг микросфер. Сразу же после этого пробирки энергично встряхивали для образования суспензии, которая затем всасывалась в шприц объемом 1,0 см³ без иглы.

Самцов крыс линии Sprague-Dawley подвергали анестезии смесью галотан-кислород. Зоны инъекции (межлопаточная область) обривались и маркировались постоянной татуировкой для того, чтобы точно пометить участки кожи, вырезаемые в моменты отбора образцов. Каждой крысе, используя иглы калибра с 18 по 21, вводили все содержимое пробирки с микросферами.

В заданные дни (дни 15, 30, 59 и 90-й после инъекции для животных, которым вводили микросферы неблокированного СЛГ или дни 7, 14, 21, 28 и 45-й после инъекции для животных, которым вводили микросферы блокированного СЛГ) крыс умерщвляли посредством асфиксии с использованием газообразного CO₂ и вырезали участок кожи из зоны инъекции (вместе с микросферами). Поскольку микросферы имели тенденцию к образованию комочков в зоне инъекции, их присутствие или отсутствие определяли визуально.

Визуальное наблюдение показало, что микросферы с неблокированным СЛГ деградировали существенно быстрее, чем микросферы с блокированным СЛГ, причем добавление ZnCO₃ к блокированному СЛГ существенно замедляло деградацию полимера. Например, у крыс, которым были инъецированы микросферы неблокированного СЛГ, содержащие 0% ЧГР и 0 или 1% ZnCO₃, на 21-й день не наблюдалось никаких микросфер. Кроме того, у крыс, которым были инъецированы микросферы блокированного СЛГ, содержащие 0% ЧГР и 0% ZnCO₃, на 60-й день наблюдалось только небольшое количество микросфер и не наблюдалось никаких микросфер в день 90-й. Тогда как у крыс, которым были инъекцированы микросферы блокированного СЛГ, содержащие 0 или 15% ЧГР и 6% ZnCO₃, микросферы наблюдались и на 90-й день.

Пример 6

Фармокинетические исследования in vivo микросфер с пролонгированным высвобождением ЧГР в крысах

Исследования на крысах проводились с целью скрининга различных вариантов микросфер с ЧГР, определения фармокинетических параметров после введения ЧГР внутривенно (ВВ), подкожно (ПК) и с применением подкожно осмотического насоса Alzet, а также для оценки характеристик сыворотки и скорости высвобождения in vivo для различных вариантов микросфер.

Крыс Sprague-Dawley разделяли на рандомизированные по весу группы по три особи в каждой, и каждой группе вводили один определенный вариант микросфер с ЧГР. Крысам подкожно инъецировалось около 7,7 мг ЧГР в 50 мг микросфер одного определенного типа (различного для разных групп), ресуспендированных в 0,75 мл водного инъекционного носителя. Носитель содержал 3% КМЦ (низкой вязкости) и 1% Полисорбата-20 в 0,9%-ном NaCl. Введенную дозу микросфер определяли косвенно, взвешиванием остатка в пробирке, из которой проводилась инъекция, и коррекцией на остаток носителя. После этого рассчитывали дозу ЧГР по содержанию белка в микросферах, определенному анализом на содержание азота.

В течение периода до 30 дней через заданные интервалы времени брали пробы крови. В течение первых 24 ч брали пробы объемом 250 мкл, а затем через каждые 24 ч - объемом не меньше 400 мкл. После коагуляции проб крови определяли концентрацию ЧГР в сыворотке, применяя радиоиммуноанализ с использованием специального аттестованного комплекта (фирма ICN).

Для нахождения фармокинетических параметров инъецировали крысам ЧГР в физиологическом растворе подкожно или внутривенно или же вводили посредством осмотического насоса (модель Alzet 1ML4), имплантируемого подкожно.

Три группы крыс получили однократную подкожную инъекцию ЧГР в 0,9%-ном NaCl с дозой 0,5 или 7,5 мг/кг при объеме дозы 1,0 мл/кг, и две группы получили однократную внутривенную инъекцию ЧГР в 0,9%-ном растворе NaCl с дозой около 1,0 мг и 5,0 мг/кг при объеме дозы 1,0 мл/кг. В исследовании с применением насоса Alzet крыс разделили на четыре группы по три крысы в каждой, с рандомизацией по весу, при дозах примерно 20 мг/мл и 40 мг/мл ЧГР в 0,9%-ном солевом растворе, введенных в насосы (модели Alzet 2002, 200 мкл, освобождение в течение 14 дней) и 4 мг/мл и 12 мг/мл ЧГР в 0,9%-ном солевом растворе, введенных в насосы (модели Alzet 2ML4, 2 мл, освобождение в течение 28 дней). Ожидаемые скорости освобождения насосами соответствовали примерно 2% и от 4 до 6% дозы ProLease ЧГР (около 15 мг/кг) в день соответственно. Насосы Alzet имплантировали подкожно в межлопаточную область после погружения на 1-2 мин в стерильный солевой раствор.

Микросферы с ЧГР пролонгированного высвобождения, синтезированные, как это описано в примере 2, содержали 15% по весу ЧГР в виде комплекса с Zn в соотношении Zn:ЧГР 6:1; 0, 1, 3 или 6% карбоната цинка и неблокированный СЛГ 8К, блокированный СЛГ 10К или неблокированный СЛГ 31К.

Для оценки различных вариантов композиции ЧГР пролонгированного высвобождения использовали индексы C_max, Cd5 и C_max/Cd5, где C_max - максимальная наблюдаемая концентрация в сыворотке, Cd5 - концентрация в сыворотке на 5-й день, которая должна примерно соответствовать концентрации в стационарном состоянии. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Результаты скрининга показали, что два неблокированных полимера (8К и 31К) имели кинетику высвобождения in vivo, отличную от кинетики исходного варианта, в котором использовался блокированный СЛГ 10К и 6% по весу карбоната цинка. Значения C_max в целом были ниже для вариантов с неблочными полимерами, чем для основного варианта; это позволило предположить, что "всплеск" in vivo для составов с неблочным полимером может быть ниже. "Всплеск" определялся как процент ЧГР, высвобожденный в первые 24 ч после инъекции. Значения "всплеска" in vitro находились между 8 и 22%. Не обнаружено, что содержание в композициях карбоната цинка оказывает какое-то влияние на "всплеск" или на профиль высвобождения in vitro.

Концентрации в сыворотке в период между 4-м и 6-м днями сохранялись на достаточно постоянном уровне относительно базовой линии (или уровней до взятия крови) в случае составов с неблокированным полимером, в то время как концентрации в сыворотке для составов с блокированным полимером в тех же временных точках находятся ближе к базовым уровням. Данные о высвобождении in vitro в период до 7 дней показали, что высвобождаемый белок ЧГР был мономерным. Полезные данные в период после 6-го дня не могли быть получены in vivo в связи с образованием у крыс антител к ЧГР.

Пример 7

Фармокинетическое исследование на макаках-резусах

Цель этого исследования на приматах состояла в оценивании фармокинетических профилей различных составов ЧГР пролонгированного высвобождения по сравнению с более традиционными способами введения ЧГР (например, подкожных инъекций болюса, ежедневных подкожных инъекций и подкожных инъекций в сочетании с применением осмотического насоса), а также в определении, какой состав с ЧГР пролонгированного высвобождения давал оптимальный профиль концентрации ЧГР в крови.

Испытывались следующие варианты микросфер с ЧГР пролонгированного высвобождения: 1) 15% ЧГР (в комплексе с Zn при соотношении Zn:ЧГР 6:1), 6% по весу карбоната цинка и блокированный СЛГ 10К; 2) 15% ЧГР (в комплексе с Zn при соотношении Zn: ЧГР 6:1), 1% по весу карбоната цинка и неблокированный СЛГ 8К (марки "RG502H") и 3) 15% ЧГР (в комплексе с Zn при соотношении Zn: ЧГР 6: 1), 1% по весу карбоната цинка и неблокированный СЛГ 8К (марки "RG503H").

В каждой группе было по 4 обезьяны, и каждому животному в день делалась одна подкожная инъекция в дорсальной цервикальной области. Каждой обезьяне вводилась доза 160 мг микросфер с ЧГР пролонгированного высвобождения (24 мг чГР) в виде инъекции 1,2 мл наполнителя через иглу калибра 20. В качестве наполнителя использовался водный раствор 3% в/о карбоксиметилцеллюлозы (натриевая соль), 1% по объему Полисорбата-20 (Tween-20) и 0,9% хлорида натрия.

Доза ЧГР подбиралась таким образом, чтобы обеспечить измеримую концентрацию ЧГР в сыворотке для проведения фармокинетического анализа. Чтобы определить фармокинетические параметры, были сформированы дополнительные группы по четыре обезьяны в каждой при следующих вариантах инъекций: 1) однократная подкожная инъекция (25 мг чГР), 2) ежедневные подкожные инъекции ЧГР (24 мг/28 дней = 0,86 мг/день), 3) подкожная инъекция (3,6 мг чГР) в сочетании с осмотическим насосом Alzet (20,4 мг чГР; суммарная доза 24 мг чГР) и 4) подкожная инъекция наполнителя в качестве контроля (в контрольную группу были включены только 3 обезьяны).

Пробы крови брались для анализов на ЧГР, IGF1 (IGF - инсулиноподобный фактор роста), IGFBP3 и на антитела к чГР: -7, -5, -3, перед инъекцией, а также через 0,5, 1, 2, 3, 5, 8, 10, 12, 24, 28, 32 и 48 ч и через 5, 4, 6, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 25, 41, 44, 47, 50, 53, 56 дней после инъекции.

Измерялись концентрации IGF1 и ЧГР в сыворотке. Для количественных определений ЧГР в сыворотке крови обезьян применялся комплект IRMA от RADIM (дистрибьютор - фирма Wein Laboratories, США). Предельное содержание для количественных определений по методу IRMA составляло 0,1 нг/мл в случае использования буфера PBS и 1,5 нг/мл для объединенной сыворотки крови молодых макак-резусов при базальном уровне ЧГР около 4,5 нг/мл.

Достоверность результатов IRMA-анализа была подтверждена в диапазоне концентраций 1,5 - 75 нг/мл для объединенной сыворотки крови молодых макак-резусов. Сходимость и точность результатов измерений находились в пределах 10%.

Полученные результаты показали, что микросферы пролонгированного высвобождения ЧГР обеспечивали высвобождение значительных стабильных количеств ЧГР в течение периода, превышающего 1 месяц, тогда как поддерживать такие же уровни ЧГР в сыворотке подкожными инъекциями было невозможно.

Исследование профиля содержания IGF-1 в сыворотке показало, что концентрации IGF-1 в сыворотке крови превышали базовые значения в период между 2-м и 29-м днями после введения микрочастиц. Это показывает, что количество ЧГР, высвобождаемого из микросфер пролонгированного высвобождения ЧГР, было достаточным для создания фармакодинамического эффекта. Кроме того, это свидетельствует о том, что высвобождаемый ЧГР обладал биологически активностью, т.е. процесс капсулирования не оказал неблагоприятного воздействия на действенность ЧГР.

ЭКВИВАЛЕНТЫ

Специалисты в данной области техники, не выходя за пределы рутинных экспериментов, обнаружат или смогут установить много вариантов осуществления изобретения, эквивалентных конкретным примерам, приведенным выше. Подобные эквиваленты также охватываются пунктами формулы настоящего изобретения.