Мікрочастинки з адсорбованими на них білком та антитілом для приготування фармацевтичної композиції, призначеної для інтраназального введення

Винахід стосується використання мікрочастинок, що мають білок та антитіло, що адсорбовані на них для приготування фармацевтичної композиції, для інтраназального введення. У цьому описі та подальшій формулі винаходу термін "білок" охоплює будь-яку сполуку конденсації двох чи декількох амінокислот. Отже, термін охоплює, крім іншого, біологічно активні пептиди, поліпептиди та білки. Відомо, що в організмі різних тварин, включаючи людські істоти, абсорбція білків, що їх вводять назальним шляхом, є вищою за 40% для пептидів, які мають від 3 до 6 амінокислот (АА), близькою до 10-15% для поліпептидів, що мають від 9 до 27 АА, і меншою за 1% - для поліпептидів, що мають більш високу молекулярну вагу (наприклад, для інсуліну (51 АА), абсорбція є майже нульовою), хоча для різних видів один і той самий пептид має істотні відмінності, або навіть для індивідів одного і того самого виду [Lee W.A., Longenecker J.P. "Biopharm. Manufact." April pp 1-7 (1988)]. В цьому полягає причина того, що наприкінці 80-х років назальним шляхом вводили лише 3 нонапептиди, такі як десмопресин, ліпресин, окситоцин, у той час як інгібітори протеази та підсилювачі транзиту крізь слизисту оболонку носа вивчали від початку 80-х років. Загалом, ці енхансери є поверхнево-активними речовинами, які збільшують пасивну проникність слизистої оболонки носа. Завдяки цьому стало можливим одержувати композиції для інтраназального введення кальцитоніну (32 АА), інсуліну (51 AA), гормонів росту (191 АА), а також інших білків поліпептидів з великою молекулярною вагою [Lee W.A., Longenecker J.P. "Biopharm. Manufact." April pp. 1-7 (1988); Verhoef J.C. et al. "Eur. J. of Drug Metab. і Pharmacokin." 15, 83 (1990); Mishima M. et al. "J. Pharmacobio-Dyn." 10, s.69 (1987); Mishima M. et al. "J. Pharmacobio-Dyn." 12 32 (1989); Watanabe Υ et al. "Chem. Pharm. Bull." 40, 3100 (1992); Schipper N.G.M. et al "Pharmaceutical Res. 10, 682 (1993); Shao Z. et al. "Pharmaceutical Res.'H, 1174(1994)]. Проте енхансери, оскільки вони є переважно поверхнево-активними речовинами, мають той недолік, що вони пошкоджують слизисту оболонку більш-менш глибоко та "двобічно", у такий спосіб посилюючи пасивну проникність цієї оболонки. Щоб спробувати посприяти абсорбції, використовували інгібітори назального транзиту, наприклад, клейкі речовини, клейкі полімери і т.п., причому одержані результати були посередніми. Проте інгібітори справляють також токсичний ефект на слизисту оболонку та вії. Для того, щоб позбутися цих недоліків, було запропоновано введення ліків, включених в мікрокульки крохмалю, які не абсорбуються через свої великі розміри, але частково гідратуються у назальному просвіті і повільно вивільнюють попередньо введені пептиди [Ilium L. et al. "Int. J. Pharm." 39, 189 (1987); Bjork E., Edman P. "Int. J. Pharm." 47. 233 (1988)]. У такий спосіб було досягнуто інгібувального ефекту і разом з тим поліпшено абсорбцію малих та середньорозмірних молекул. Проте абсорбцію великих молекул не було поліпшено, оскільки слизисту оболонку не зачіпали. В ЕР-А-0 474 453 описано фармацевтичну композицію для назального введення, яка включає і) білок і іі) нестійку до тепла субодиницю ентеротоксин В (LTB). Комплекс білок/LTB забезпечує збільшення абсорбції білка назальним шляхом у порівнянні з введенням самого білка (cf. Таблиця 1). Проте LTB не є антитілом, а комплекс білок/LTB не переноситься мікрочастинкою. До того ж в ЕР-А-0 474 453 не йдеться про абсорбцію комплексу білка/LTB назальною слизистою оболонкою у порівнянні із абсорбцією білка слизистою оболонкою кишечнику. У ЕР-А-0 681 833 описано фармацевтичну композицію для назального введення, яка включає (і) адсорбований на ній білок (іі) носій на основі полівалентного металу. Про цю композицію сказано, що вона відзначається рівним або більш високим рівнем біодоступності порівняно з тим, якого було досягнуто за допомогою ін'єкції або орального введення. Проте у Таблиці 1 з публікації ЕР-А-0 681 833 видно, що у біодоступності Інсуліну у випадку застосування назального шляху є ли ше у два рази більш високим, ніж його біодоступність у випадку застосування підшкірного шляху, про який відомо, що він, у свою чергу, відзначається більш високою біодоступністю, ніж оральний шлях. Нарешті, у патентній заявці РСТ WO 94/28879 описано фармацевтичну композицію для орального введення, що включає біологічно активний матеріал, антитіло, яке специфічно зв'язано зі згаданим біологічно активним матеріалом, і велику кількість мікрочастинок полімерного матеріалу. Зокрема, біологічно активний матеріал належить до сімейства пептидів, поліпептидів та білків. В оптимальному варіанті мікрочастинки являють собою мікрокульки полістиролу. Біологічно активний матеріал та антитіла адсорбуються на згаданих мікрочастинках і останні включають в клітину шляхом покривання епітелієм фолікулів бляшок Пейєра (Peyer's patches) в організмі мишей. Таким чином, в організмі тварин в умовах лабораторії можливо порахувати як кількість мікрочастинок, що входять до клітин носія (поглинання), так і кількість мікрочастинок, що ефективно проходять трансмуральним шляхом і досягають лімфи у мезентеричній протоці, яка збирає увесь транспортований матеріал. У згаданій вище заявці найбільш ефективний транспорт одержано шляхом використання бичачого гормону росту як білка і специфічного антитіла також з бичачого організму, bGH-Ab, як антитіла. Вимірювання поглинання виконували шля хом введення in vivo у еюнум та клубову кишку організму щурів 3,6х1011 покритих мікрочастинок, фіксуючи стан тканини через 90 хвилин після і власне виконуючи вимірювання (6 внутрішньоклітинних циклів в межах 90 хвилин було враховано для розрахунків). Одержані результати були такими: а) сумарне поглинання в межах 90 хвилинах крізь 40см 2: 8400000 мікрочастинок [вихід = 0,023%о (= 8400000/3,6х1011)]; б) сумарне поглинання з розрахунку на одиницю ділянки в межах 90 хвилин крізь 40см 2: 210,000 мікрочастинок/см 2; [вихід/см 2 = 0,00058%о (= 210000/3,6х1011). У свою чергу, вимірювання трансмурального потоку виконували шля хом вставлення in vivo у еюнумі + клубовій кишці організму щурів 3,6 х1011 покритих мікрочастинок і збирання лімфи з катеризованої мезентеричної протоки кожні 5 хвилин. Результати були такими: а) трансмуральний транспорт на 40см 2 в межах 90 хвилинах: 65000 мікрочастинок: [вихід на 40см 2 = 65000/3,6х1011 (== 0,00018%0)]; б) матеріал, транспортований трансмуральним шляхом в межах 90 хвилинах/см 2: 1625 мікрочастинок/см 2; [вихід/см 2 = 4,4х10-9 (= 0,0000044°/00)]. Ці дані показують, що вихід ендоциту у кишечнику є у 130 разів (2,3х105 /1,8х10-7) ви щим, ніж вихід трансмурального транспорту. Це означає, що 129 зі 130 включених в клітину частинок залишаються "захопленими" у згаданій лімфоїдній тканині бляшок Пейєра і лише 1 проходить у лімфу. Останнім часом несподівано виявлено, що кінцевий результат активного транспортування у слизистій оболонці носа білка та специфічного антитіла згаданої речовини, адсорбованої на мікрочастинках полімерного матеріалу, є у 400 тисяч разів вищим, ніж подібний кінцевий результат у кишечнику. Якщо казати більш конкретно, оскільки дані про абсорбцію у дослідах на кишечнику було одержано in vivo, ці дані стосуються вхідного потоку (просвіт-лімфа), включаючи як активне, так і пасивне параклітинне транспортування, що підвищує вихідний результат. На підставі початкової посилки (передумови) коефіцієнт кінцевих результатів для транспортування у носовій порожнині та кишечнику є, без сумніву, більш високим, ніж для згаданих раніше випадків, у 400 тисяч разів. Фактично слизисту оболонку носа вивчали у виділеному in vitro стані, і стало можливим вимірювати два протилежні, спрямовані в один бік потоки покритих мікрочастинок, і чисту абсорбцію розраховували як різницю цих потоків. Чиста абсорбція слизистої оболонки носа, таким чином, не включає вхідний пасивний елемент, але, на відміну від того, що було сказано для кишечника, є виключно результатом активної абсорбції. Ще одним цінним висновком є те, що, на додачу до надзвичайно високого коефіцієнта кінцевого результату, в цілому носовий шля х є також більш сприятливим порівняно з оральним шляхом у тому розумінні, що абсорбована речовина не має проходити крізь травну систему шлунково-кишкового тракту і, входячи далі до циркуляції, миттєво проходити крізь печінку. Отже, першою задачею цього винаходу є створення можливості використання полімерної мікрочастинки, що має адсорбовані на ній білок та антитіло з метою приготування фармацевтичної композиції для інтраназального введення. Білок в оптимальному варіанті вибирають з групи, до якої належать BSA (бичачий сироватковий альбумін), інсулін, енкефалін, гормони, фактори росту, цитокіни, фактори коагуляції, нейропептиди, бактерицидні агенти та їх фрагменти. Антитіло, у свою чергу, являє собою імуноглобулін, що його вибирають з групи, до якої належать ІgМ, ІgА та IgG. Імуноглобулін є в оптимальному варіанті специфічним до білка. Мікрочастинки в оптимальному варіанті є мікрокульками неімуногенних полімерних матеріалів, таких як полістирол, латекс або інші полімери. Як варіант, полімерний матеріал являє собою речовину, що є здатною до біологічної руйнації. В оптимальному варіанті фармацевтичну композицію за цим винаходом приготовляють у прийнятній дозованій формі, що включає ефективну дозу білка та антитіла, що адсорбовані на мікрочастинках полімерного матеріалу разом із фармацевтично прийнятним інертним компонентом. Прикладами зручних дозованих форм для введення інтраназальним шляхом є креми, мазі, аерозолі, спреї та краплі. Лікарські форми можуть також містити інші стандартні компоненти, такі як консерванти, стабілізатори, буфери, солі для регулювання осмотичного тиску, емульгатори, смакові добавки, тощо. Кількість білка та антитіла у фармацевтичній композиції за цим винаходом може змінюватися у широкому діапазоні залежно до відомих факторів, таких як, наприклад, стадія та серйозність захворювання, вага тіла хворого, кількість денних доз та активність вибраного білка. Однак оптимальну кількість легко та без ускладнень може визначати фахівець у цій галузі. Загалом співвідношення кількості білка/імуноглобуліну становить від 1 до 15000 молей білка на кожний моль імуноглобуліну. В оптимальному варіанті - від 1 до 5000, у кращому варіанті - від 1 до 100 молей білка на кожний моль імуноглобуліну. У свою чергу, кількість білка по масі у фармацевтичній композиції за цим винаходом легко визначається у кожному індивідуальному випадку фа хівцем у галузі на підставі відомої активності використованого білка. Дозовані форми фармацевтичної композиції за цим винаходом приготовляють за допомогою добре відомих фармацевтам способів, включаючи змішування, гранулювання, пресування, розчинення, стерилізації, тощо. Активність білків, адсорбованих на мікрочастинках разом із антитілами, специфічними для білка, при можливості кількісної оцінки було оцінено за допомогою описаних нижче дослідів. Приклад 1 Транспортування мікрочастинок інтраназальним шляхом Для експерименту використовували дві контралатеральні слизисті оболонки носа, виділені з новозеландських альбіносних кроликів-самців (вага тіла: 3-3,5кг) після позбавлення їх життя через скручування шиї. Ділянки слизистої оболонки, що відповідають крильцям носової раковини, промивали розчином Кребса-Хенселейта (Krebs-Henseieit solution) ["Сотр. Biochem. Physiol", Cremaschi D. et al., 99A, 361, (1991); "Biochem. Biophys. Acta", Cremaschi D. et al., 27. 1280 (1996)], вставляли у тефлон у камері Уссинга (Ussing chamber) (площа оголеної ділянки 0,3см 2) та інкубували розчином Кребса-Хенселейта (KrebsHenseleit), зберігаючи при 27±1°С. Склад розчину Кребса-Хенселейта (Krebs-Henseleit) був таким (у мМ): Na+ 142,9; К+ 5,9; Са2+ 2,5; Mg2+ 1,2; СІ- 127,7; НСО3- 24,9; Н2РО4- 1,2; SO42- 1,2; глюкоза 5,5. рН зберігали на рівні 7,4, у той же час промиваючи О2 95% + СО2 5%. Промивний газ також використовували для окиснення тканини та змішування розчину. Різниці трансепітеліального електричного потенціалу (Vms) визначали на контралатеральних тканинах, встановлених у такий спосіб, з використанням цифрового мультиметра (Keithley Instr., Клівленд, США, модель 136). Вимірювання виконували кожні 10 хвилин впродовж перших 30 хвилин тривалості досліду (для одержання можливості виконати оцінку функціональності епітелію після виділення) і наприкінці експерименту (через 150 хвилин після початку, тобто 120 хвилин інкубаційного періоду). Наприкінці передінкубаційного періоду розчин із підслизистого боку однієї з двох тканин та зі слизистого боку іншої тканини заміщали 250мкл суспензії мікрокульок флуоресцентного полістиролу (кон'югованими з флуоресцеїн ізотіоціанатом, FITC: Polyscience Inc., Уоррингтон, Пенсильванія, США) розміром близько 0,5мкм у діаметрі. Концентрацію мікрокульок вимірювали на пробах ємністю 10мкл (які відбирали принаймні на початку та наприкінці інкубаційного періоду) з прямими лініями калібрування оптичної густини (фотометр λ5, отриманий від Perkin-Elmer Corp., Норволк, Коннектикут, США) при довжині хвилі 600нм. Еталонні концентрації для мікрокульок попередньо визначали у камері Беркера (Burker chamber) після відповідного розрідження (флуоресцентний мікроскоп Orthoplan MPV2 від Leitz GMBH, D-6330 Ветцляр, Німеччина). Впродовж часу проведення експерименту початкова та кінцева концентрації мікрочастинок істотно не змінилися. Ці мікрочастинки, транспортовані впродовж 120 хвилин інкубації, вимірювали у камері Беркера через їхню низьку концентрацію, і результати вимірювання виражали як спрямовані в один бік потоки "слизиста-підслизиста" (Jms) або навпаки (Jsm) у кількості мікрочастинок см-2 год-1. Як донорний розчин, так і розчин, що містив транспортовані мікрочастинки, піддавали впливу ультразвуку на початку та наприкінці експерименту, перед проведенням вимірювання, з метою запобігання утворення агрегатів мікрочастинок, розміщених у розчині Кребса-Хенселейта, одна з одною, а також з метою уникнення тенденції до їх абсорбування у тканини. Донорний розчин повністю оновлювали кожні 30 хвилин, причому ця процедура забезпечувала збереження постійної концентрації вільних мікрочастинок. Приклад 2 Транспортування інтраназальним шляхом білків, адсорбованих на мікрочастинках Виконували таку саму процедуру, як у попередньому Прикладі 1, за винятком того, що мікрочастинки суспендували у протеїновому розчині (6,5,10-6М) і сформовану суспензію інкубували протягом 90 хвилин при 37°С. Після цього робили 4 промивання, причому кожне включало осаджування за допомогою центрифугування та повторного суспендування у розчині Кребса-Хенселейта, що містив бичачий сироватковий альбумін, BSA(7,4,10-4M, 5% р/ν). Приклад 3 Транспортування інтраназальним шляхом антитіл, адсорбованих на мікрочастинках Проводили таку саму процедуру, як і у попередніх Прикладах 1 та 2, за винятком того, що мікрочастинки суспендували у протеїновому розчині, що включав антитіло. Приклад 4 Транспортування інтраназальним шляхом адсорбованих білків, зв'язаних із антитілами на мікрочастинках Виконували таку саму процедуру, як описано у попередніх Прикладах 1 та 2, за винятком того, що використовували поліпептиди, адсорбовані на мікрочастинках та специфічно зв'язані з антитілами. Мікрочастинки перш за все суспендували у прийнятному протеїновому розчині (6,5, 10-6М) і всю суспензію в цілому інкубували протягом 90 хвилин при 37°С. Після цього робили 4 промивання, кожне з яких включало осаджування за допомогою центрифугування та повторне суспендування у розчині Кребса-Хенселейта, що містив BSA (7.4,10’4 М, 5% p/ν). Нарешті виконували друге інкубування мікрочастинок, покритих розчином, що містив специфічне антиполіпептидне антитіло (6,5,10-8), протягом 16 годин при 4°С. Для вивчення кінетики транспортування покритих мікрочастинок останні не розріджували та не концентрували доти, поки вони не покривались у звичайній початковій концентрації таким чином, що мали місце однорідні покриття незалежно від кінцевої концентрації мікрочастинок. Серед використовуваних поліпептидів бичачий сироватковий альбумін (BSA), імуноглобулін А (людський колострум ІgА), імуноглобулін G (мишачий інсулін, що діє на людину, і анти-BSA) було отримано у Sigma (Сент-Луїс, Монтана, США), у той час як бичачий інсулін та енкефалін ([Lеu5]енкефалін) було отримано у Calbiochem AG (Люцерн, Швейцарія). Результати Прикладів 1-4, що наведені у Таблиці 1, відображають потоки "слизиста-підслизиста" (Jms) та навпаки (Jsm) чистих мікрочастинок (непокритих) або покритих різними білками. Незалежно від типу покриття, експеримент вважали підтвердженим лише у тому разі, коли було виявлено, що виділена слизиста оболонка була життєздатною як на початку експерименту, так і впродовж попереднього інкубування, а також наприкінці інкубації. Параметрами, що їх брали до уваги з цією метою, була різниця у трансепітеліальному електричному потенціалі (Vms), індекси як трансепітеліального транспортування активних електрогенних іонів та клітинного метаболізму (що підтримує останнє), так і цілісності епітелію як бар'єру. Початковий мінімум Vms становив +1 mV (позитивна підслизиста). Vms повільно та прогресивно зростали впродовж експерименту; це свідчило не лише про те, що виділена слизиста оболонка не піддавалася розщепленню, але свідчить також і про постійне відновлення функціональності згаданої слизистої оболонки in vitro. Підтверджено, що тренд у часі є аналогічним тому, який було описано Cremaschi D. etal. "Сотр. Biochem. Physiol." 99A, 361, (1991). Температура інкубування становила 27±1°С. Порівняно до 37°С ця температура знижує метаболізм та транспортування приблизно удвічі, але при цьому робить виділену тканину більш стійкою. Для різних типів виконаних експериментів значення Vms після 30 хвилин попереднього інкубування при 27°С (перед введенням до донорного розчину мікрочастинок та початком інкубації з вимірюванням потоку) становило 40±0,1mV (134 слизистих). Vms наприкінці 120 хвилин інкубації становив 6,6±0,2mV (134 слизистих, р