專利名稱：給予單體胰島素類似物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及治療糖尿病患者的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及單體胰島素類似物的肺傳遞以通過肺而系統(tǒng)吸收，從而顯著降低或消除通過注射給予單體胰島素類似物的需要。
自從在二十世紀二十年代引入胰島素以來，對改善糖尿病的治療已取得了不斷進步。已經(jīng)在胰島素純度和可用性方面取得重要進展，也已經(jīng)研制了具有不同作用時間的各種制劑。需要非注射型胰島素以增加患者對強胰島素治療的順從性以及降低其并發(fā)癥風(fēng)險。
糖尿病是影響約6％世界人口的疾病。此外，大多數(shù)國家的人口老化，而糖尿病在老年人口中特別常見。通常就是這個人群經(jīng)歷難以或不愿意自我注射給予胰島素。在美國約有5％的人患有糖尿病，而這些糖尿病患者的約三分之一通過皮下注射每天自我給予一劑或多劑胰島素。這種類型的強治療是降低血糖水平所必需的。高水平的血糖是由于低水平或缺乏內(nèi)源性胰島素引起的，它改變正常的人體化學(xué)，并可能導(dǎo)致許多器官的微血管系統(tǒng)衰竭。未治療的糖尿病患者常常經(jīng)受切斷術(shù)和遭受失明以及腎衰竭。據(jù)估計僅在美國糖尿病副作用的醫(yī)學(xué)治療和由于糖尿病的不當治療引起的生產(chǎn)力喪失的年費用約400億美元。
涉及1，441例Ⅰ型糖尿病患者的九年糖尿病控制和并發(fā)癥實驗(DCCT)證實，血糖水平維持在高精度范圍內(nèi)可降低糖尿病并發(fā)癥的頻率和嚴重程度。常規(guī)的胰島素治療涉及每天僅注射兩次。在所述DCCT研究中的強胰島素治療涉及每天注射胰島素三次或三次以上。在該研究中，糖尿病副作用的發(fā)生率顯著降低。例如在用強療法的患者中，視網(wǎng)膜病變降低50-76％，腎臟病變降低35-56％以及神經(jīng)病變降低60％。
遺憾的是，由于與維持葡萄糖水平的精確控制需要的多次注射有關(guān)的不舒服，許多糖尿病患者不愿意接受強治療。該類型治療可能在心理和生理上均是痛苦的。口服后，胰島素迅速在胃腸道降解而不能吸收入血流。因此，許多研究者已經(jīng)研究了給予胰島素的替代途徑，例如口服、直腸、經(jīng)皮和鼻途徑。然而迄今這些給藥途徑仍未產(chǎn)生有效的胰島素吸收。
多年來，已知某些蛋白可以由肺吸收。實際上，胰島素以吸入氣溶膠給到肺在1925年由Gaensslen首次報道。盡管事實是許多人類和動物研究已表明某些胰島素制劑可以通過肺吸收，但是肺傳遞作為有效治療糖尿病的手段仍未獲得廣泛接受。部分原因是相對于傳遞量而言吸收的胰島素量小。另外，在肺傳遞不同胰島素制劑甚至多劑相同制劑在不同時間傳遞后，研究人員已經(jīng)觀察到吸收的胰島素量變異幅度大。
因此，需要提供通過肺途徑傳遞胰島素的有效可靠的方法。這種需要對于用速效人單體胰島素類似物進行攻擊性治療(aggressivetreatment)方案的患者特別明顯。如果需要快速降低血糖濃度，例如餐后或不用胰島素療法較長時間后，速效人單體胰島素類似物的有效肺傳遞將具有該效應(yīng)。
顯然，不是所有蛋白均可以在肺中有效吸收。有很多因素影響蛋白是否可以通過肺有效傳遞。經(jīng)肺吸收在較大程度上取決于待傳遞的特定治療蛋白的物理特性。所以，盡管已經(jīng)觀察了正規(guī)人胰島素的肺傳遞，但是正規(guī)人胰島素和速效單體胰島素類似物之間的物理差異，使得不清楚這些類似物是否可以經(jīng)肺途徑有效傳遞。
蛋白的有效肺傳遞取決于將所述蛋白傳遞到深部肺泡上皮的能力。沉積在上呼吸道上皮的蛋白很大程度上不被吸收。這是因為上面覆蓋的粘液約30-40μm厚并是吸收障壁。另外，沉積在該上皮的蛋白由粘液纖毛沿所述呼吸道向上運輸而被清除，然后經(jīng)胃腸道清除。該機制也大致上造成某些蛋白顆粒的吸收低。蛋白不被吸收而經(jīng)這些途徑消除的程度取決于其可溶性、大小和其它缺少了解的特性。
難以預(yù)測的是，治療蛋白即使成功傳遞至深部肺泡上皮，是否可以由肺快速運送到血液。已經(jīng)計算了經(jīng)肺傳遞的某些蛋白的吸收值，其范圍從甲狀旁腺素(片段1-34)的15分鐘至糖基化α1-抗胰蛋白酶的48小時。因為在肺中存在范圍廣泛的肽酶，較長的吸收時間增加所述蛋白吸收前顯著降解或經(jīng)粘液纖毛轉(zhuǎn)運清除的可能性。
胰島素是分子量約5，800道爾頓的肽激素。在存在鋅的情況下，人胰島素自締合為穩(wěn)定的六聚體型。據(jù)信所述穩(wěn)定六聚體的離解是胰島素由皮下注射部位吸收入血流的限速步驟。但是速效胰島素類似物不易形成穩(wěn)定的六聚體。因為這些類似物不易自締合成穩(wěn)定的高級復(fù)合物，所以稱為單體胰島素類似物。這種自締合的缺乏是由于人胰島素的氨基酸序列中的修飾引起的，所述修飾通過破壞二聚體形成而減少締合。遺憾的是，對胰島素的修飾使得這些類似物成單體，還導(dǎo)致單體非特異性凝集。這種非特異性凝集可使所述類似物不溶和不穩(wěn)定。
因此，由于單體胰島素類似物的固有不穩(wěn)定性、形成不溶性胰島素類似物沉淀的可能性、胰島素和單體胰島素類似物之間的物理差異以及在經(jīng)肺傳遞的正規(guī)人胰島素吸收方面的高度變異性，令人驚奇的是，氣溶膠化單體胰島素類似物制劑可以重復(fù)而有效地經(jīng)肺傳遞。最為有益而意外的發(fā)現(xiàn)是，與用正規(guī)人胰島素獲得的數(shù)據(jù)相比，吸入體積的改變不會導(dǎo)致在所述單體胰島素類似物的藥代動力學(xué)或藥效學(xué)上產(chǎn)生可檢測的差異，特別是LysB28ProB29-人胰島素。此外，令人吃驚的是，LysB28ProB29-人胰島素傳遞后由肺的吸收至少與皮下給予后一樣迅速。
本發(fā)明涉及給予單體胰島素類似物的方法，包括通過肺途徑對需要其的患者給予有效量的所述單體胰島素類似物。本發(fā)明還涉及治療糖尿病的方法，包括通過肺途徑對需要其的患者給予有效量的單體胰島素類似物。本發(fā)明的另一方面涉及治療高血糖癥的方法，包括通過肺途徑對需要其的患者給予有效量的單體胰島素類似物。最好是，所述單體胰島素類似物通過吸入傳遞到所述患者的下呼吸道。
可以采用適合吸入給予的各種裝置中的任何一種，將所述單體胰島素類似物在載體中作為溶液或懸浮液、或作為干粉傳遞。最好是，所述單體胰島素類似物以有效到達肺的下呼吸道的顆粒大小傳遞。優(yōu)選的單體胰島素類似物的顆粒大小小于10微米。甚至更優(yōu)選的單體胰島素類似物的顆粒大小為1-5微米。


圖1圖示LysB28ProB29-人胰島素的氣溶膠傳遞后，在小獵犬中的平均葡萄糖反應(yīng)與時間的關(guān)系曲線。
本文使用的術(shù)語“胰島素”是指哺乳動物胰島素，例如牛、豬或人胰島素，所述胰島素的序列和結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域已知的。人胰島素的氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)是眾所周知的。人胰島素由通過二硫鍵交聯(lián)的21個氨基酸的A鏈和30個氨基酸的B鏈組成。正常交聯(lián)的人胰島素含有3個二硫橋一個在A鏈7位和B鏈7位之間、第二個在A鏈20位和B鏈19位之間、第三個在A鏈6位和11位之間。
術(shù)語“胰島素類似物”是指具有A鏈和B鏈、其氨基酸序列分別與人胰島素的A鏈和B鏈大致相同的蛋白，但是所述序列因具有不破壞所述胰島素類似物的胰島素活性的一個或多個氨基酸缺失、一個或多個氨基酸取代和/或一個或多個氨基酸插入，而不同于人胰島素的A鏈和B鏈。
一種類型的胰島素類似物“單體胰島素類似物”是本領(lǐng)域眾所周知的。這些是人胰島素的速效類似物，包括例如這樣的單體胰島素類似物，其中a)用Asp、Lys、Leu、Val或Ala取代B28位的氨酰基殘基，而B29位的氨酰基殘基是Lys或Pro；b)B28、B29和B30位的氨?；鶜埢笔?；或c)B27位的氨酰基殘基缺失。優(yōu)選的單體胰島素類似物是AspB28。甚至更優(yōu)選的單體胰島素類似物是LysB28ProB29。
單體胰島素類似物公開于Chance等，美國專利第5，514，646號；Chance等，美國專利申請系列第08/255，297號；Brems等，ProteinEngineering，5527-533(1992)；Brange等，EPO公布號第214，826號(于1987年3月18日公布)；和Brange等，Current Opinion inStructural Biology，1934-940(1991)。為了描述單體胰島素類似物，這些說明書特別通過引用結(jié)合到本文中。
胰島素類似物也可以具有以酸型氨基酸取代酰胺化氨基酸的取代。例如，Asn可以用Asp或Glu取代。同樣，Gln可以用Asp或Glu取代。具體來說，Asn(A18)、Asn(A21)或Asp(B3)或這些殘基的任意組合可以由Asp或Glu取代。此外，Gln(A15)或Gln(B14)或這二者可以由或Asp或Glu取代。
術(shù)語“防腐劑”是指加入藥用制劑中以抗微生物劑發(fā)揮作用的化合物。胃腸外制劑必須符合對工業(yè)上可行的多用途產(chǎn)品的防腐效果準則。作為胃腸外制劑中有效并可接受、本領(lǐng)域已知的防腐劑有苯扎氯銨、苯索氯銨、氯己定、苯酚、間甲苯酚、芐醇、羥苯甲酸甲酯、氯丁醇、鄰甲苯酚、對甲苯酚、氯甲苯酚、硝酸苯汞、乙基汞硫代水楊酸鈉、苯甲酸和其各種混合物。參見例如Wallhusser，K.-H.，Develop.Biol.Standard，249-28(Basel，S.Krager，1974)。已知某些酚類防腐劑(例如苯酚和間甲苯酚)結(jié)合胰島素樣分子，由此誘導(dǎo)提高物理或化學(xué)或物理化學(xué)穩(wěn)定性的構(gòu)象變化[Birnbaum等，Pharmac.Res.1425-36(1997)；Rahuel-Clermont等，Biochemistry 365837-5845(1997)]。間甲苯酚和苯酚是在用于本發(fā)明的所述單體胰島素類似物制劑中的優(yōu)選防腐劑。
術(shù)語“緩沖劑”或“藥學(xué)上可接受的緩沖劑”是指已知用于胰島素制劑是安全的、并具有控制所述制劑的pH于所述制劑需要的pH的作用的化合物。用于控制pH于中度酸性pH至中度堿性pH的藥學(xué)上可接受的緩沖劑包括，例如，諸如磷酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽、TRIS、精氨酸或組氨酸的化合物。
術(shù)語“等滲劑”是指生理上可耐受并賦予制劑合適張力以防止水凈流過所述細胞膜的化合物。為此普遍使用已知濃度的諸如甘油的化合物。其它可接受的等滲劑包括鹽類(例如NaCl)、葡萄糖、甘露醇和乳糖。優(yōu)選濃度為12-25mg/mL的甘油作為等滲劑。單體胰島素類似物的給予單體胰島素類似物以劑量有效方式吸入給予，以提高循環(huán)的胰島素蛋白水平和/或降低循環(huán)的葡萄糖水平。這種給予對治療諸如糖尿病或高血糖癥的疾病可能是有效的。達到有效劑量的單體胰島素類似物需要給予的吸入劑量為高于約0.5μg/kg-約50μg/kg單體胰島素類似物蛋白，優(yōu)選約3μg/kg-約20μg/kg，最優(yōu)選約7μg/kg-約14μg/kg。治療有效量可由有經(jīng)驗的從業(yè)醫(yī)師確定，所述從業(yè)醫(yī)師將考慮的因素包括胰島素蛋白水平、血糖水平、所述患者的身體狀況、所述患者的肺狀況等。
按照本發(fā)明，單體胰島素類似物經(jīng)吸入傳遞以達到快速吸收這些類似物。吸入給予可以產(chǎn)生與皮下給予胰島素相當?shù)乃幋鷦恿W(xué)。吸入單體胰島素類似物導(dǎo)致循環(huán)的胰島素水平快速升高，接著血糖水平快速下降。當比較相似的顆粒大小和相似的肺沉積水平時，不同吸入裝置通常提供相似的藥代動力學(xué)。
按照本發(fā)明，單體胰島素類似物可以用本領(lǐng)域已知的、用于吸入給予治療劑的各種吸入裝置中的任何一種傳遞。這些裝置包括計量劑量吸入器、霧化器、干粉生成器、噴霧器等。單體胰島素類似物優(yōu)選經(jīng)干粉吸入器或噴霧器傳遞。用于給予單體胰島素類似物的吸入裝置具有幾種需要的特性。例如，經(jīng)吸入裝置傳遞的優(yōu)勢是可靠、可重復(fù)和準確。所述吸入裝置應(yīng)該傳遞小顆粒以利于良好呼吸，例如小于約10μm，優(yōu)選約1-5μm。適合實施本發(fā)明的市售吸入裝置的某些具體實例有TurbohalerTM(Astra)、Rotahaler(Glaxo)、Diskus(Glaxo)、SpirosTM吸入器(Dura)、Inhale Therapeutics銷售的裝置、AERxTM(Aradigm)、Ultravent霧化器(Mallinckrodt)、AcornⅡ霧化器(Marquest Medical Products)、Ventolin計量劑量吸入器(Glaxo)、Spinhaler粉劑吸入器(Fisons)等。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到，單體胰島素類似物蛋白的制劑、所傳遞制劑的量和單劑量的給藥時間取決于所用吸入裝置的類型。對于某些氣溶膠傳遞系統(tǒng)，例如霧化器，給藥頻率和所述系統(tǒng)活化時間長短主要取決于氣溶膠中的單體胰島素類似物蛋白的濃度。例如，較短的給藥時間可用于霧化器溶液中較高濃度的單體胰島素類似物蛋白。諸如計量劑量吸入器的裝置可以產(chǎn)生較高的氣溶膠濃度，并可操作用于較短時間傳遞需要量的單體胰島素類似物蛋白。諸如干粉吸入器的裝置傳遞活性藥物直到給定的治療劑裝料由所述裝置噴出。在該類型吸入器中，一定量的所述粉劑中的單體胰島素類似物蛋白的量決定了單次給藥所傳遞的劑量。
在由所述吸入裝置傳遞的制劑中，所述單體胰島素類似物蛋白的顆粒大小對于使所述蛋白進入肺以及優(yōu)選進入下呼吸道或肺泡的能力是重要的。優(yōu)選配制所述單體胰島素類似物使得至少約10％所傳遞的單體胰島素類似物蛋白沉積在肺中，優(yōu)選約10％-約20％或更高。已知對于口呼吸的人，用顆粒大小約2μm-約3μm獲得最大效率的肺沉積。當顆粒大小大于約5μm時，肺沉積明顯減少。小于約1μm的顆粒大小導(dǎo)致肺沉積減少，并使得難以傳遞具有治療上有效的足夠質(zhì)量的顆粒。因此，吸入傳遞的單體胰島素類似物蛋白顆粒的顆粒大小優(yōu)選小于約10μm，更優(yōu)選范圍約1μm-約5μm，最優(yōu)選范圍約2μm-約3μm。選擇單體胰島素類似物蛋白制劑以在選定的吸入裝置中產(chǎn)生所需要的顆粒大小。用干粉吸入器給予單體胰島素類似物為了有利于以干粉給予，單體胰島素類似物蛋白以顆粒大小小于約10μm、優(yōu)選約lμm-約5μm、最優(yōu)選約2μm-約3μm的顆粒型制備。優(yōu)選的顆粒大小為有效傳遞到所述患者肺泡的大小。最好是，所述干粉主要由所產(chǎn)生的顆粒組成，從而使得大多數(shù)顆粒的大小在所需要的范圍內(nèi)。最好是至少約50％的所述干粉是直徑小于約10μm的顆粒。這類制劑可以通過含單體胰島素類似物蛋白和其它需要成分的溶液的噴霧干燥、制粉或臨界點凝結(jié)獲得。也適合產(chǎn)生可用于本發(fā)明的顆粒的其它方法是本領(lǐng)域已知的。
所述顆粒通常與容器中的干粉制劑分開，然后通過載氣流運送入患者肺中。通常，在目前的干粉吸入器中，僅由患者的吸入提供破碎所述固體的力。一種合適的干粉吸入器是Astra(Sdertalje，瑞典)生產(chǎn)的TurbohalerTM。在另一種類型吸入器中，由患者吸入產(chǎn)生的氣流驅(qū)動使所述單體胰島素類似物顆粒解凝集的葉輪馬達。DuraSpirosTM吸入器就是這樣一種裝置。
用于由干粉吸入器給予的單體胰島素類似物制劑通常包括含單體胰島素類似物蛋白的細碎干粉劑，但是所述粉劑也可以含有增量劑、載體、賦形劑、另一添加劑等。添加劑可以包含于單體胰島素類似物蛋白的干粉制劑中，例如以便根據(jù)需要稀釋干粉以由所述特定粉劑吸入器傳遞、以有助于所述制劑的加工、以便為所述制劑提供有利的粉劑特性、以有利于由所述吸入裝置分散所述粉劑、以穩(wěn)定所述制劑(例如，抗氧化劑或緩沖劑)、以賦予所述制劑味道等。有益的是，所述添加劑不會負面影響患者的氣道。所述單體胰島素類似物蛋白可以在分子水平與添加劑混合，或所述固體制劑可以包括與所述添加劑顆?；旌系膯误w胰島素類似物蛋白顆粒或所述單體胰島素類似物蛋白包衣于所述添加劑顆粒上的顆粒。典型的添加劑包括單糖、雙糖和多糖；糖醇類和其它多元醇類，諸如例如，乳糖、葡萄糖、棉籽糖、松三糖、乳糖醇、麥芽糖醇、海藻糖、蔗糖、甘露醇、淀粉或它們的組合物；表面活性劑，例如山梨醇、二磷脂酰膽堿或卵磷脂等。通常添加劑(例如增量劑)以上述目的的有效量存在，常常為所述制劑重量的約50％-約90％。本領(lǐng)域已知的用于諸如胰島素類似物蛋白的蛋白制劑的其它添加劑也可以包含于所述制劑中。
LysB28ProB29-人胰島素的Humalog干粉制劑經(jīng)吸入給予是治療糖尿病的優(yōu)選方法。以噴霧劑給予單體胰島素類似物含單體胰島素類似物蛋白的噴霧劑可以通過迫使單體胰島素類似物蛋白懸浮液或溶液加壓下通過噴嘴而產(chǎn)生。可以選擇所述噴嘴的大小和構(gòu)型、所用的壓力和所述液體的進料速率以獲得所需要的輸出量和顆粒大小。例如通過與毛細管或噴嘴進料裝置(nozzle feed)連接的電場可以產(chǎn)生電子噴霧。有利的是，經(jīng)噴霧器傳遞的單體胰島素類似物蛋白顆粒的顆粒大小小于約10μm，優(yōu)選范圍約1μm-約5μm、最優(yōu)選約2μm-約3μm。
適合用噴霧器使用的單體胰島素類似物蛋白制劑通常包括濃度為每ml溶液含約1mg-約20mg單體胰島素類似物蛋白的單體胰島素類似物蛋白水溶液。所述制劑可以含有的藥劑例如賦形劑、緩沖劑、等滲劑、防腐劑、表面活性劑并優(yōu)選含有鋅。所述制劑也可以含有穩(wěn)定所述單體胰島素類似物蛋白的賦形劑或藥劑，例如緩沖劑、還原劑、填充蛋白或糖類。用于配制單體胰島素類似物蛋白的填充蛋白包括白蛋白、魚精蛋白等。通常用于配制單體胰島素類似物蛋白的糖類包括蔗糖、甘露醇、乳糖、海藻糖、葡萄糖等。所述單體胰島素類似物蛋白制劑也可以含有表面活性劑，它可以減少或防止在形成氣溶膠時所述溶液霧化引起的所述單體胰島素類似物蛋白的表面誘導(dǎo)的凝集?？梢允褂酶鞣N常規(guī)表面活性劑，例如聚氧乙烯脂肪酸酯和醇類以及聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯。用量范圍一般為所述制劑重量的0.0014-4％。用于本發(fā)明目的的特別優(yōu)選的表面活性劑是聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、多乙氧基醚80、多乙氧基醚20等。用于諸如胰島素類似物蛋白的蛋白制劑的本領(lǐng)域已知的其它的藥劑也可以包含于所述制劑中。用霧化器給予單體胰島素類似物單體胰島素類似物蛋白可以經(jīng)霧化器給予，例如噴射式霧化器或超聲霧化器。通常在噴射式霧化器中，壓縮空氣源用來產(chǎn)生通過噴嘴的高速空氣射流。隨著所述氣體膨脹到所述噴嘴以外，產(chǎn)生低壓區(qū)，它通過連接至液體貯存器的毛細管抽吸單體胰島素類似物蛋白液。來自所述毛細管的液體流當其離開所述毛細管時被剪切為不穩(wěn)定絲和微滴，產(chǎn)生所述氣溶膠。可以應(yīng)用各種構(gòu)型、流速和折流板類型以由給定的噴射式霧化器獲得所需要的性能特性。在超聲霧化器中，用高頻電能來產(chǎn)生振動的機械能，通常應(yīng)用壓電變換器。該能量或者直接傳遞或經(jīng)過偶合流體傳遞至單體胰島素類似物蛋白制劑，從而產(chǎn)生含所述單體胰島素類似物蛋白的氣溶膠。有利的是，由霧化器傳遞的單體胰島素類似物蛋白顆粒的顆粒大小小于約10μm，優(yōu)選范圍約1μm-約5μm、最優(yōu)選約2μm-約3μm。
適合用霧化器(或者為噴氣式霧化器或者為超聲霧化器)使用的單體胰島素類似物蛋白制劑通常包括濃度為每ml溶液含約1mg-約20mg單體胰島素類似物蛋白的單體胰島素類似物蛋白水溶液。所述制劑可以含有的藥劑例如賦形劑、緩沖劑、等滲劑、防腐劑、表面活性劑并優(yōu)選含有鋅。所述制劑也可以含有穩(wěn)定所述單體胰島素類似物蛋白的賦形劑或藥劑，例如緩沖劑、還原劑、填充蛋白或糖類?？捎糜谂渲茊误w胰島素類似物蛋白的填充蛋白包括白蛋白、魚精蛋白等。通常用于配制單體胰島素類似物蛋白的糖類包括蔗糖、甘露醇、乳糖、海藻糖、葡萄糖等。所述單體胰島素類似物蛋白制劑也可以含有表面活性劑，它可以減少或防止在形成氣溶膠時所述溶液霧化引起的所述單體胰島素類似物蛋白的表面誘導(dǎo)的凝集?？梢允褂酶鞣N常規(guī)表面活性劑，例如聚氧乙烯脂肪酸酯和醇類以及聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯。用量范圍一般為所述制劑重量的0.001-4％。用于本發(fā)明目的的特別優(yōu)選的表面活性劑是聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯、多乙氧基醚80、多乙氧基醚20等。用于諸如胰島素類似物蛋白的蛋白制劑的本領(lǐng)域已知的其它藥劑也可以包含于所述制劑中。用計量劑量吸入器給予單體胰島素類似物在計量劑量吸入器(MDI)中，拋射劑、單體胰島素類似物蛋白和任何賦形劑或其它添加劑以包含液化壓縮氣的混合物盛于罐(canister)中。所述計量閥的開啟釋放作為氣溶膠的混合物，所述混合物優(yōu)選含有的顆粒大小小于約10μm，優(yōu)選約1μm-約5μm、最優(yōu)選約2μm-約3μm。通過采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法生產(chǎn)的單體胰島素類似物制劑，可以獲得所需要的氣溶膠顆粒大小，所述方法包括噴射研磨、噴霧干燥、臨界點凝聚等。優(yōu)選的計量劑量吸入器包括3M或Glaxo生產(chǎn)并用氟代烴(hydrofluorocarbon)拋射劑的吸入器。
用于用計量劑量吸入器裝置使用的單體胰島素類似物蛋白制劑一般包括含單體胰島素類似物蛋白的細碎粉劑，所述粉劑為非水介質(zhì)中的懸浮物，例如借助于表面活性劑懸浮于拋射劑中。所述拋射劑可以是用于該目的的任何常規(guī)物質(zhì)，例如含氯氟烴(chlorofluorocarbon)、氯代氟代烴(hydrochlorofluorocarbon)、氟代烴、或烴，包括三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、二氯四氟乙醇和1，1，1，2-四氟乙烷、HFA-134a(氟代鏈烷-134a)、HFA-227(氟代鏈烷-227)等。所述拋射劑最好是氟代烴。可以選擇所述表面活性劑以穩(wěn)定作為所述拋射劑中的懸浮物的單體胰島素類似物蛋白，以保護所述活性劑對抗化學(xué)降解等。合適的表面活性劑包括失水山梨醇三油酸酯、大豆卵磷脂、油酸等。在某些情況下，優(yōu)選用諸如乙醇的溶劑的溶液氣溶膠類。用于諸如胰島素類似物蛋白的蛋白制劑的本領(lǐng)域已知的其它藥劑，也可以包含于所述制劑中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，可以通過經(jīng)非本文所述裝置肺部給予單體胰島素類似物實施本發(fā)明的方法。單體胰島素類似物蛋白的藥用制劑本發(fā)明還涉及含單體胰島素類似物蛋白并適合經(jīng)吸入給予的藥用組合物或制劑。按照本發(fā)明，單體胰島素類似物蛋白可以用于生產(chǎn)適合吸入給予的制劑或藥物。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)含單體胰島素類似物蛋白、適合吸入給予的劑型制劑的方法。例如，用常規(guī)技術(shù)，可以以幾種方式生產(chǎn)干粉制劑。大小范圍適合在下呼吸道中最大沉積的顆?？梢酝ㄟ^微粉化、碾磨、噴霧干燥等制得。而液體制劑的制造可以將所述單體胰島素類似物蛋白溶于合適pH的合適溶劑(諸如水)中，所述溶劑包括緩沖劑或其它賦形劑。
一種用于將通過所述肺途徑給予的特定單體胰島素類似物蛋白的特定藥用組合物為Humalog。Humalog制劑描述于DeFelippis，美國專利第5，461，031號；Bakaysa等，美國專利第5，474，978號；和Baker等，美國專利第5，504，188號。為了描述各種單體胰島素類似物制劑，這些說明書特別通過引用結(jié)合到本文。其它制劑包括單獨的無菌水溶液和含低濃度表面活性劑、和/或防腐劑、和/或穩(wěn)定劑、和/或緩沖劑的水溶液。其它合適的具鋅單體胰島素類似物制劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
參考以下實施例可以更好地理解本發(fā)明。這些實施例是本發(fā)明的典型的具體實施方案，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
6只小獵犬(3只雌性和3只雄性)用于本研究。所述動物或者每籠飼養(yǎng)2只或者單獨飼養(yǎng)于具有懸起的網(wǎng)狀底板的不銹鋼籠中。開始，所有獵犬每天喂飼約450g Purina鑒定的犬糧(Certified Canine Diet)5007。給藥前動物禁食約8小時。由麻醉狀態(tài)恢復(fù)后，隨意供給食物和水直到給藥后48小時。初始的日飼養(yǎng)制度開始于給藥后48小時。在研究開始，所述動物重量為12.5-17.6kg。
給藥后在不同時間點收集血標本，以測定所述LysB28ProB29-hI的血漿濃度和測定所吸入物質(zhì)的生物利用度。選擇犬是因為它們是具有與人相似的呼吸道顆粒沉積的大動物。
如所有狗的血清中升高的免疫反應(yīng)性LysB28ProB29-hI濃度所示，肺部給予LysB28ProB29-hI導(dǎo)致系統(tǒng)暴露。
表1肺傳遞后隨時間而變的LysB28ProB29-hI血清濃度(ng/mL)示于表1 a所用的編寫h，小時；M，雄性；F，雌性；N，計算用的動物數(shù)；SD，標準差；SEM，所述均值的標準誤；BLQ，低于定量極限(＜0.25ng/mL)。為了計算，BLQ定為0值。bN.S=無樣品。給藥前(0h)未從狗27258收集血清。肺部給予產(chǎn)生免疫反應(yīng)性胰島素迅速升高，大多數(shù)狗在暴露于所述氣溶膠后約5-20分鐘達到峰濃度(Tmax)。
表2經(jīng)肺傳遞的LysB28ProB29-hI的藥代動力學(xué)參數(shù) 所用的縮寫kg，公斤；μg，微克；ng，納克；mL，毫升；h，小時；Cmax，最大血清濃度；Tmax，達到最大血清濃度的時間；AUCt0，從給藥時間到回到基線的曲線下面積；t’“回到基線”；β，終末速率常數(shù)；t1/2，半衰期；M，雄性；F，雌性；SD，標準差；％CV，變異系數(shù)百分率；N，計算用的動物數(shù)。
所述數(shù)據(jù)表明，肺部給予氣溶膠化LysB28ProB29-hI在小獵犬血清中產(chǎn)生可檢測濃度的免疫反應(yīng)性LysB28ProB29-hI。LysB28ProB29-hI快速吸收，在30分鐘以內(nèi)達到平均最大濃度。免疫反應(yīng)性LysB28ProB29-hI血清濃度下降的平均半衰期約40分鐘。在LysB28ProB29-hI的傳遞和沉積上未發(fā)現(xiàn)明顯的性別差異。血糖值顯示，吸入LysB28ProB29-hI后，下降至其禁食狗的對照值的約55％(圖1)。用Y攝像機檢測锝99測定，產(chǎn)生這些效應(yīng)需要的平均肺劑量約7μg/kg，所述锝99用作所述氣溶膠微滴的放射性標記。與皮下注射后所觀察到的相比，吸入LysB28ProB29-hI的葡萄糖值下降所用的時間略少。
權(quán)利要求
1．一種給予單體胰島素類似物的方法，包括對需要其的患者經(jīng)肺途徑給予有效量的所述單體胰島素類似物。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所述單體胰島素類似物傳遞到所述患者的下呼吸道。
3．權(quán)利要求2的方法，其中所述單體胰島素類似物沉積在肺泡中。
4．權(quán)利要求1的方法，其中所述單體胰島素類似物通過所述患者的口吸入。
5．權(quán)利要求1的方法，其中所述單體胰島素類似物以含在藥學(xué)上可接受的載體中的單體胰島素類似物的藥用制劑給予。
6．權(quán)利要求5的方法，其中所述制劑選自水性介質(zhì)溶液劑和非水介質(zhì)的懸浮劑。
7．權(quán)利要求6的方法，其中所述制劑以氣溶膠給予。
8．權(quán)利要求5的方法，其中所述制劑為干粉劑型。
9．權(quán)利要求5的方法，其中所述單體胰島素類似物的顆粒大小小于約10微米。
10．權(quán)利要求9的方法，其中所述單體胰島素類似物的顆粒大小約1-約5微米。
11．權(quán)利要求10的方法，其中所述單體胰島素類似物的顆粒大小約2-約3微米。
12．權(quán)利要求1的方法，其中至少約10％所傳遞的單體胰島素類似物沉積在所述肺中。
13．權(quán)利要求1的方法，其中所述單體胰島素類似物由吸入裝置傳遞，所述裝置適合肺部給予并能夠?qū)⑺鲆葝u素類似物沉積在所述患者的肺中。
14．權(quán)利要求13的方法，其中所述裝置選自霧化器、計量劑量吸入器、干粉吸入器和噴霧器。
15．權(quán)利要求14的方法，其中所述裝置是干粉吸入器。
16．權(quán)利要求14的方法，其中所述裝置的啟動給予約3μg/kg-約20μg/kg的單體胰島素類似物。
17．權(quán)利要求16的方法，其中所述裝置的啟動給予約7μg/kg-約14μg/kg的單體胰島素類似物。
18．權(quán)利要求1的方法，其中所述單體胰島素類似物選自修飾的人胰島素，其中a)用Lys、Leu、Val或Ala取代B28位的氨酰基殘基，而B29位的氨酰基殘基是Lys或Pro；b)B28、B29和B30位的氨?；鶜埢笔В缓蚦)B27位的氨?；鶜埢笔?。
19．權(quán)利要求18的方法，其中所述單體胰島素類似物是LysB28ProB29-人胰島素。
20．一種治療糖尿病的方法，包括對需要其的患者經(jīng)肺途徑給予有效劑量的單體胰島素類似物。
21．權(quán)利要求20的方法，其中所述單體胰島素類似物以含藥學(xué)上可接受載體中的所述單體胰島素類似物的藥用制劑給予。
22．權(quán)利要求20的方法，其中所述單體胰島素類似物是LysB28ProB29-人胰島素。
23．權(quán)利要求20的方法，其中所述單體胰島素類似物由吸入裝置傳遞，所述裝置適合于肺部給予并能夠?qū)误w胰島素類似物沉積在所述患者的肺中。
24．權(quán)利要求23的方法，其中所述裝置是噴霧器或干粉吸入器。
25．權(quán)利要求24的方法，其中所述裝置的啟動給予約3μg/kg-約20μg/kg的單體胰島素類似物。
26．權(quán)利要求25的方法，其中所述裝置的啟動給予約7μg/kg-約14μg/kg的單體胰島素類似物。
27．權(quán)利要求20的方法，其中所述單體胰島素類似物選自修飾的人胰島素，其中a)用Lys、Leu、Val或Ala取代B28位的氨?；鶜埢?，而B29位的氨酰基殘基是Lys或Pro；b)B28、B29和B30位的氨酰基殘基缺失；和c)B27位的氨酰基殘基缺失。
28．一種治療高血糖癥的方法，包括對需要其的患者經(jīng)肺途徑給予有效劑量的單體胰島素類似物。
29．權(quán)利要求28的方法，其中所述單體胰島素類似物以含藥學(xué)上可接受載體中的所述胰島素類似物的藥用制劑給予。
30．權(quán)利要求28的方法，其中所述單體胰島素類似物是LysB28ProB29-人胰島素。
31．權(quán)利要求28的方法，其中所述單體胰島素類似物由吸入裝置傳遞，所述裝置適合于肺部給予并能夠?qū)误w胰島素類似物沉積在所述患者的肺中。
32．權(quán)利要求31的方法，其中所述裝置選自噴霧器或干粉吸入器。
33．權(quán)利要求31的方法，其中所述裝置的啟動給予約3μg/kg-約20μg/kg的單體胰島素類似物。
34．權(quán)利要求33的方法，其中所述裝置的啟動給予約7μg/kg-約14μg/kg的單體胰島素類似物。
35．權(quán)利要求28的方法，其中所述單體胰島素類似物選自修飾的人胰島素，其中a)用Lys、Leu、Val或Ala取代B28位的氨?；鶜埢鳥29位的氨?；鶜埢荓ys或Pro；b)B28、B29和B30位的氨?；鶜埢笔?；和c)B27位的氨?；鶜埢笔?。
36．一種含單體胰島素類似物蛋白并適合吸入給予的藥用組合物或制劑。
37．權(quán)利要求36的藥用組合物或制劑，其中所述單體胰島素類似物是LysB28ProB29。
38．一種適用于實施權(quán)利要求1-35中任一項要求保護的方法的藥用組合物或制劑。
39．單體胰島素類似物蛋白用于生產(chǎn)適合吸入給予的藥物的用途。
40．按照權(quán)利要求39的用途，其中所述單體胰島素類似物選自修飾的人胰島素，其中a)用Lys、Leu、Val或Ala取代B28位的氨?；鶜埢?，而B29位的氨?；鶜埢荓ys或Pro；b)B28、B29和B30位的氨酰基殘基缺失；和c)B27位的氨?；鶜埢笔?。
41．權(quán)利要求40的用途，其中所述單體胰島素類似物是LysB28ProB29。
42．按照權(quán)利要求39、40或41的用途，其中所述藥物是溶液型或水性介質(zhì)型或懸浮液型或非水介質(zhì)型。
43．按照權(quán)利要求39、40或41的用途，其中所述藥物是氣溶膠型。
44．按照權(quán)利要求39、40或41的用途，其中所述藥物是干粉型。
45．按照權(quán)利要求39、40或41的用途，其中所述單體胰島素類似物的顆粒大小小于約10微米。
46．按照權(quán)利要求39、40或41的用途，其中所述單體胰島素類似物的顆粒大小約1-約5微米。
47．按照權(quán)利要求39、40或41的用途，其中所述單體胰島素類似物的顆粒大小約2-約3微米。
48．按照權(quán)利要求39-47中任一項的用途，其中所述單體胰島素類似物以劑量約3μg/kg-約20μg/kg給予。
49．按照權(quán)利要求39-47中任一項的用途，其中所述單體胰島素以劑量約7μg/kg-約14μg/kg給予。
50．權(quán)利要求39要求保護的用途，用于對權(quán)利要求1-35任一項要求保護的方法起作用。
全文摘要
要求保護的本發(fā)明涉及通過吸入給予胰島素類似物的方法、通過吸入給予胰島素類似物治療糖尿病的方法和通過吸入給予胰島素類似物治療高血糖癥的方法。
文檔編號A61K9/12GK1287491SQ99802019
公開日2001年3月14日 申請日期1999年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月8日
發(fā)明者R·D·迪馬奇, R·G·哈里森, R·K·沃夫 申請人:伊萊利利公司