具有改善的稳定性的含有至少一种反离子的用于涂覆微针的治疗性的肽试剂 【发明领域】
本发明一般地涉及肽、多肽和蛋白治疗剂组合物以及涉及用于配制和给药所述组合物的方法。更具体地说，本发明涉及物理上稳定的肽、多肽和蛋白治疗剂组合物以及通过控制所述的治疗剂组合物在溶液中形成原纤维的趋势，来配制和给药该组合物的方法。
【发明背景】
在本领域中，已知当适当地给药到具有所述的治疗剂可发挥有益效果的条件的病人中时，大量和各种肽、多肽以及蛋白治疗剂具有治疗性优点。这些治疗剂包括几个宽泛的类别，包括但不限于激素、蛋白质、抗原、阻抑蛋白/激活蛋白、酶以及免疫球蛋白(immunoglulin)。仅举几个例子，治疗性应用包括治疗癌症、高血钙症、佩吉特氏病(Paget′s disease)、骨质疏松、糖尿病、心脏病(cardiaccondition)，包括充血性心力衰竭、睡眠障碍、慢性阻塞性肺病(COPD)以及合成代谢疾病。
在本领域中，以治疗有效性和商业上可行的方式来制备所述的肽、多肽以及蛋白治疗剂制剂已经成为难题，这部分地由于当以治疗有效浓度存在时，许多肽、多肽和蛋白治疗剂形成原纤维的趋势。在肽、多肽或蛋白质制剂中原纤维的形成被认为是有些不可预测的。原纤维的形成可发生在配制后不久(几小时内)，并因此不利地影响含有肽、多肽和蛋白的治疗剂制剂的可制造性。原纤维的形成还可出现在制造后的最终产品中，导致保存期限的减少。
在肽、多肽和蛋白的配制中，原纤维的形成通过引起制剂粘度随时间变化(如，增加)来影响制剂的物理稳定性。所述的动态变化是难以预测的，因此这是商业生产肽、多肽或蛋白治疗剂制剂的方法的原因。
已经公开的参考文献讨论了活体内蛋白质原纤维形成的原因和作用。例如，Lomakin等公开了人肌动蛋白组织中的原纤维形成(Proceedings of the National Academy of Sciences，VoI 93，ppl 125-1129，1996年1月)。
然而，无论是上述指出的出版物，还是任何其它已知的参考文献，都没有公开用于制备物理上稳定的肽、多肽或蛋白治疗剂的制剂或技术，特别是降低或消除原纤维形成以及所得的制剂粘度的不需要的变化的制剂或技术。具体地说，无论是上述指出的出版物，还是任何其它已知的参考文献，都没有公开通过制备具有合适反离子或反离子混合物的治疗剂，来用于制备物理上稳定的肽、多肽或蛋白治疗剂的制剂或技术，这赋予了抗不期望的原纤维形成以及随之而来的制剂粘度随时间的增加或变化的制剂稳定性。
肽、多肽和蛋白治疗剂的这种治疗剂制剂的改善的物理稳定性，不但提供了适于治疗剂本身的延长的储存或保存期限的优点，而且增强了功效，其原因在于根据用于配制和给药本发明的组合物以及方法一旦被稳定化，治疗剂将变得可用于各种范围的可能的制剂，并且可采用许多种治疗剂的输送工具来应用。
治疗剂，例如肽、多肽和蛋白质通常通过口服、灌输、注射等等进行给药，最近通过透皮给药。如本文中所用的词语“透皮的”是通用术语，是指将活性剂(如治疗剂，例如药物、药品、肽、多肽或蛋白质)通过皮肤给药到循环系统的局部组织或全身，而实质性地不切割或刺入皮肤，例如用手术刀进行切割或用皮下注射针进行刺穿皮肤。透皮剂(transdermal agent)给药包括经过被动扩散进行给药，以及依靠外部能量来源进行给药，例如电(如，离子电渗法)和超声波(如，超声波法)。
已经开发了许多透皮剂给药系统和装置，它们使用微小的皮肤刺穿部件来增强透皮剂的给药。在下列文件中公开了所述系统和装置的实例：美国专利5,879,326、3,814,097、5,250,023、3,964,482、颁布号25,637、和PCT公开号WO96/37155、WO96/37256、WO96/17648、WO97/03718、WO98/11937、WO98/00193、WO97/48440、WO97/48441、WO97/48442、WO98/00193、WO99/64580、WO98/28037、WO98/29298、以及WO98/29365；所有文件在此通过整体引用而作为参考。
所公开的系统和装置利用各种形状和尺寸的刺穿部件来刺穿皮肤最外层(即，角质层)，并因而提高试剂的通量。刺穿部件通常沿与扁平构件(例如垫片或薄片)垂直的方向延伸。刺穿部件通常是极小的，一些具有仅约25-400微米的微凸起(microprojection)长度和仅约5-50微米的微凸起厚度。
在透皮剂给药系统中的最新改进包括其中将待给药的活性剂涂布在微凸起上而不是包含在物理容器中的系统、方法和制剂。这消除对分离的物理容器的需要和开发特别适用于容器的试剂制剂或组合物的需要。美国专利申请公开号2004/0062813(Cormier等)、2004/0096455(Maa等)，公开了通过将试剂涂布在微凸起上而用于配制和输送活性剂的组合物和方法，其中在此通过完全引用而作为参考。
上述的美国专利申请指出：应小心地控制和监测涂布过程，来确保输送有效量的治疗剂。对于获得治疗性有效量而言重要的因素包括精确地控制在给药装置的微凸起表面上的涂布厚度。如本领域中所知的，涂布在微凸起上的期望厚度依赖于几个因素，包括涂层组合物的粘度和浓度。
因此，肽、多肽和蛋白治疗剂制剂随时间的物理稳定化，特别是保持粘度稳定性，在确保治疗剂的功效中是重要的步骤，特别是当治疗剂的给药方式是经由透皮给药装置(具有多个涂有含生物相容涂层的试剂的微凸起)的时候。
因此，理想的是提供具有增强的物理稳定性的肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法。
还期望提供其中原纤维的形成被最小化和/或控制的肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法。
还期望提供肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法，其中将原纤维的形成最小化和/或对其控制产生了稳定的和可预测的组合物粘度。
还期望提供具有最长或最佳保存期限的肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法。
还期望提供具有增强的物理稳定性的肽、多肽和蛋白治疗剂，其中肽、多肽和蛋白治疗剂被涂布在透皮给药装置上，该装置具有适于将试剂通过患者皮肤进行给药的多个刺穿皮肤的微凸起。
根据本发明的物理上和粘性稳定的肽、多肽和蛋白治疗剂制剂的组合物及其配制和给药方法，已经发现将合适的反离子的混合物加入治疗剂制剂中实质性地减少或消除了不期望的原纤维形成以及随之发生的不期望的制剂粘度的变化。
根据本发明，人们相信原纤维的形成是肽、多肽或蛋白的二级结构的函数。已经观测到原纤维的生长是时间的函数，经过被认为是拉伸或自身缔合的过程。例如，本发明人已经发现某些多肽，例如生长激素释放因子(GRF)类似物的α螺旋结构可导致自身缔合，即结晶状的过程。以重复模式自身缔合的化合物发生晶体形成，这只有当基本单元或分子彼此相同时才有可能。
将两种或多种反离子的混合物加入肽、多肽或蛋白质溶液，使得溶液具有不同肽的混合物的行为，这使得难于自主组装、减轻或消除原纤维形成，并带来不期望的制剂粘度的增加。
因此，本发明目的是提供具有增强的物理稳定性的肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法。
本发明的另一个目的是提供其中可原纤维的形成最小化和/或将其控制的肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法。
本发明另一个目的是提供肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法，其中可将原纤维的形成最小化和/或将其控制，产生稳定的和可预测的组合物粘度。
本发明另一个目的是提供具有最长或最佳保存期限的肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法。
本发明另外的目的是提供具有增强的物理稳定性的肽、多肽和蛋白治疗剂，其中肽、多肽和蛋白治疗剂被包含在生物相容的涂层中，所述的涂层被布置在具有适于将试剂通过患者皮肤进行给药的多个刺穿的皮肤微凸起的透皮给药装置上。
本发明的另一个目的是提供肽、多肽和蛋白治疗剂制剂的组合物及其配制和给药的方法，其中采用反离子的混合物将制剂稳定化。
本发明的另外目的是提供使用反离子的混合物来稳定肽、多肽和蛋白治疗剂制剂的方法。
本发明的另外目的是提供用于预测和确定反离子的混合物对肽、多肽和蛋白治疗剂制剂的稳定性的影响的方法，例如，该方法允许在治疗剂制剂的制备中对期望的制剂粘度进行准确地控制。
发明概要
根据上述目的和以下将提及和显示的内容，在本发明的一个实施方案中，提供显示出改进的或最佳的物理稳定性的肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药方法，其中改进或最佳的物理稳定性可延长含有治疗剂的制剂的保存期限。本发明还提供显示出改进或最佳的物理稳定性的肽、多肽和蛋白治疗剂制剂的组合物及其配制和给药的方法，其中所述的组合物被掺入生物相容的涂层中，该涂层被涂布在透皮给药装置的多个刺穿角质层的微凸起上。
本发明还提供用于评价和/或测定所述肽、多肽或蛋白溶液形成原纤维的趋势的预测方法，还提供用于抑制、防止或抵制原纤维形成的两种或多种反离子的适宜混合物，其中所述的方法允许准确地控制治疗剂制剂的粘性。
基于电荷分布、化学计量和热力学的考虑，本发明另外提供了用于评价、预测和抑制肽的自主装配的预测方法。
在本发明的一个实施方案中，肽、多肽和蛋白治疗剂制剂的组合物及其配制和给药的方法，适于各种给药手段(如，全身或局部给药)，包括口服(丸剂)、口用(定时的或模式释放)、灌输、注射、皮下植入、经肺给药、粘膜给药(口腔粘膜、眼膜、鼻膜、直肠膜、阴道膜)、被动式、主动式和balistic透皮给药。其它的局部给药，例如耳、皮肤、头皮、指甲的真菌、细菌和病毒感染的治疗，也在本发明的范围内。
在优选的实施方案中，肽、多肽和蛋白治疗剂的组合物及其配制和给药的方法，特别适于通过微凸起给药装置进行透皮给药，其中肽或多肽治疗剂被包含在生物相容性涂层中，所述的涂层被涂布在至少一个刺穿角质层的微凸起上，优选被涂布在微凸起给药装置的多个刺穿角质层的微凸起上。
在本发明的一个实施方案中，治疗性肽、多肽和蛋白的组合物包括至少一种在普通或特殊条件下可形成原纤维的试剂：ACTH、胰岛淀粉样肽、血管紧张肽、血管生成素、抗炎性肽、BNP、降钙素、内啡呔、内皮肽、GLIP、生长激素释放因子(GRF)、水蛭素、胰岛素、胰岛调理素(insulinotropin)、神经肽Y、PTH和VIP。
治疗剂的另外特异性实施例，包括但不限于，生长激素释放激素(GHRH)、奥曲肽(Octreotide)、脑垂体激素(如，hGH)、ANF、生长因子例如生长因子释放因子(GFRF)、bMSH、促生长激素抑制素、血小板源生长因子释放因子、人绒毛膜促性腺素、促红细胞生成素、胰高血糖素、水蛭素同系物(hirulog)、α-干扰素、β-干扰素、γ-干扰素、白介素、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、促卵泡生长激素(尿促卵泡素(FSH)和LH)、链激酶、组织纤溶酶原激活物、尿激酶、ANF、ANP、ANP清除抑制剂、抗利尿激素激动剂、与降钙素基因相关的肽(CGRP)、IGF-I、喷替吉肽(pentigetide)、蛋白质C、蛋白质S、胸腺素α-1、加压素拮抗剂、α-MSH、VEGF、PYY以及从上述因子衍生的多肽和多肽的类似物和衍生物。
在优选的实施方案中，治疗性肽试剂包含激素。特别优选的激素是生长激素释放因子(GRF)及其类似物，特别是TH 9507。证实TH9507对于治疗失眠、合成代谢适应症很重要，其中所述的合成代谢适应症包括慢性阻塞性肺病(COPD)和某些外科手术之后的肌萎缩(muscle wasting)。在该实施方案中，特别优选用乙酸根和氯离子反离子的混合物来稳定GRF。乙酸根与氯离子的摩尔比优选在约0.2∶1-5∶1的范围内，更优选在约0.5∶1-2∶1的范围内。反离子混合物与肽的摩尔比优选在约2∶1-30∶1的范围内，更优选在约4∶1-15∶1的范围内。
根据一个实施方案，本发明包括其中至少两种反离子与肽或多肽缔合的肽或多肽制剂。治疗性肽或多肽的反离子是形成其药学上可接受的盐的反离子。因此，对于具有净负电荷(net negative charge)的肽或多肽，反离子混合物在溶液pH时具有净正电荷(net positivecharge)。对于具有净正电荷的肽或多肽，反离子混合物在溶液pH时具有净负电荷。
当采用两种反离子时，两种反离子的摩尔比优选在约0.2∶1-5∶1的范围内，更优选在约0.5∶1-2∶1范围内。当采用三种或多种反离子时，任意一种反离子的摩尔量与另一种的摩尔比优选在约0.1∶1-2.5∶1的范围内，更优选在约0.25∶1-1∶1范围内。反离子的混合物与肽的摩尔比优选在约2∶1-30∶1的范围内，更优选在约4∶1-15∶1的范围内。
适用于含有带有净正电荷的肽或多肽的制剂的反离子的实例，包括但不限于，乙酸根、丙酸根、丁酸根、戊酸根、庚酸根(heptanoate)、乙酰丙酸、氯离子、溴离子、柠檬酸根、琥珀酸根、马来酸根、羟乙酸葡糖酸根、葡糖醛酸根、3-羟基异丁酸根、2-羟基异丁酸根、乳酸根、苹果酸根、丙酮酸根、富马酸根、酒石酸根(tartarate)、丙醇二酸根、硝酸根、磷酸根、苯磺酸根、甲烷磺酸根、硫酸根以及磺酸根。
适用于含有带有净负电荷的肽或多肽的制剂的反离子的实例，包括但不限于，钠、钾、钙、镁、铵、单乙醇胺、二羟乙基胺、三乙醇胺、氨基丁三醇、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、吗啉、甲基葡萄糖胺(methylglucamine)以及葡糖胺。
在另一个优选实施方案中，将所得的稳定的肽、多肽以及蛋白质治疗剂的制剂(包括反离子混合物)掺入生物相容的涂层中，其中所述的涂层用于涂布至少一个刺穿角质层的微凸起，优选多个刺穿角质层的微凸起、或其阵列、或给药装置。通常，在一系列涂布步骤中，与各个涂布步骤之间的干燥步骤一起进行涂布过程，例如，如美国专利公开号2002/0132054(Trautman等)所公开的；其内容在此通过引用而作为参考。
根据本发明的另外实施方案，用于透皮给药稳定的肽、多肽以及蛋白质治疗剂的仪器或装置，包括微凸起构件，其中微凸起构件包括适合于刺入角质层进入内表皮层、或表皮层和真皮层的多个微凸起，在所述的微凸出物元件上面布置了生物相容性的涂层，所述的涂层包含具有稳定的肽、多肽和蛋白质治疗剂的制剂。在优选的实施方案中，所述的治疗剂包括生长释放因子(GRF)及其类似物。更优选地，在所述的实施方案中，所述的治疗剂包括TH 9507。
根据本发明的一个实施方案，用于给药肽治疗剂制剂的方法包括下列步骤：
(i)提供具有多个微凸起的微凸起元件；
(ii)提供肽治疗剂的稳定化的制剂；
(iii)形成包含稳定化的肽治疗制剂的生物相容性的涂层制剂；
(iv)用该生物相容性的涂层制剂来涂布微凸起，以形成生物相容性的涂层；
(v)干燥稳定生物相容性的涂层；和
(vi)将涂布的微凸起构件应用于受试者的皮肤。
附图简述
如附图所示，根据下列优选实施方案的更详细描述，来进一步说明本发明的特征和优点，所提及的相似特征通常指附图中相同的部件或元件，其中：
图1是微凸起阵列的一个实例的部分透视图，其中在表面沉积了具有肽治疗剂制剂的生物相容性涂层；
图2是图1中所示的具有在表面沉积了生物相容性涂层的微凸起阵列的透视图；
图2A是沿图l中的2A-2A线截取的单个微凸起的横截面图；
图3是本发明的微凸起阵列的接近皮肤的侧面的示意图，其中显示将微凸起阵列分成各个部分；
图4是本发明的微凸起阵列的接近皮肤的侧面的侧视图，其中显示将微凸起阵列分成各个部分；
图5是用于说明本发明另一种实施方案的微凸起阵列的侧横截面图，其中将不同的生物相容性涂层涂布到不同的微凸起上；
图6A和图6B是显示原纤维形成的现有技术的多肽制剂的相衬显微照相图；和
图7是显示没有原纤维形成的本发明的多肽制剂的相衬显微照相图。
发明实施方式
在详细描述本发明之前，可以理解的是本发明不限于具体举例说明的材料、制剂、方法或组织，当然还可进行改变。因此，在本发明的实践中，尽管可以使用类似于或等价于本文中所述的许多材料和方法，但本文描述了优选的材料和方法。
还可理解的是：本文中所用的术语，仅仅是出于描述而不是用于限制本发明的具体实施方案的目的。
除非另外规定，本文中使用的所有专业和科学术语具有对于本发明所属领域的技术人员所通常理解的相同含意。
另外，本文中无论是先前或下列所引用的所有出版物、专利和专利申请，在本文中全部引用以作为参考。
最后，除非另外清楚地限定含义，如说明书和附加权利要求所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”，包括复数指代物，因此，例如，所提到的“治疗剂”包括两种或多种所述的试剂；所提到的“微凸起”包括两种或多种所述的微凸起等等。
定义
在本文中，术语“肽”、“多肽”、和“蛋白质”可互换地使用。除非根据上下文有另外的含义，所述的术语指具有至少两种通过肽键连接的氨基酸的聚合物。因此该术语包括寡肽(oligopetide)、蛋白片段、类似物、衍生物、糖基化衍生物、聚乙二醇化的衍生物、融合蛋白等等。
如本文中所用的术语“透皮的”，是指将试剂给药到和/或穿过皮肤来用于局部或全身治疗。
如本文中所用的术语“透皮通量”，指透皮给药的速率。
如本文中所用的用来引用试剂制剂的术语“稳定的”，是指试剂制剂不受过度化学或物理变化的影响，包括裂解、分解或失活。如本文中所述涂层的“稳定的”，也指机械稳定的，即沉积了涂层的表面不受到过度的取代或损失。
如本文中所用的术语“治疗剂”和“试剂”，意谓着并且包括药学活性剂和/或含有活性剂成分的组合物或混合物，其中当以治疗有效量进行给药时它们是药学有效的。肽治疗活性剂的具体实例是GRF。可以理解的是：可将超过一个“试剂”掺入本发明的治疗剂制剂(组合物)中，并且术语“试剂”和“治疗剂”不排除使用两种或多种所述的试剂。
如本文中所用的术语“治疗有效的”或“治疗有效量”，是指促进或激发期望的有益结果所需要的治疗性肽试剂的数量。在本发明的涂层中，所用的治疗肽试剂的量是为了达到期望效果所需要的给药治疗肽试剂所必需的量。实际上，根据给药的具体治疗肽试剂、给药位置、将治疗肽试剂给药到皮组织中的崩解和释放动力学，该数量有很大变化。
如本文中所用的术语“涂层制剂”，意谓并且包括自由流动的组合物或混合物，其被用来涂布包含一种或多种微凸起和/或其阵列的给药表面。
如本文中所用的术语“生物相容性的涂层”，意谓着并且包括由“涂层制剂”形成的涂层，所述的涂层制剂具有足够粘附特性并与肽治疗剂没有(或最小的)不利的相互作用。
如本文中所用的术语“微凸起”，是指适合于刺穿或插入和/或穿过活的动物(具体地说是哺乳动物，更具体地说是人)的皮肤的角质层而进入内表皮层或表皮层以及真皮层的刺穿元件。
如本文中所用的术语“微凸起构件”，通常意味着包含微凸起阵列，所述的微凸起阵列包含以适于刺穿角质层的阵列布置的多个微凸起。通过在薄片上蚀刻或冲压多个微凸起并将微凸起折叠或弯曲到薄片平面外以形成构型，可形成微凸起构件。还可以以其它已知的方式形成微凸起构件，例如通过沿着每个长片边缘形成具有微凸起的一个或多个长片(组)，如美国专利号.6,050,988所公开的，在此通过全部引用作为参考。
本发明所用的微凸起构件包括但不限于，在美国专利号6,083,196、6,050,988和6,091,975以及美国专利申请公开号2002/0016562中公开的构件，在此通过全部引用作为参考。如本领域技术人员所理解的，当使用微凸起阵列时，通过改变微凸起阵列(或膜片)的尺寸、密度等等，可调整给药的治疗剂的剂量。
发明详述
如上所示，本发明包括具有物理增强的稳定性的肽治疗剂的组合物及其配制和给药的方法，其中可将原纤维的形成最小化和/或将其控制。肽、多肽和蛋白质治疗剂制剂的组合物及其配制和给药的方法，还可将原纤维的形成最小化和/或将其控制，来产生稳定的和可预测的组合物粘度。本发明的肽、多肽和蛋白质治疗剂制剂的组合物及其配制和给药的方法，还便于将组合物掺入生物相容性的涂层中，该涂层可用于涂布给药装置的刺穿角质层的微凸起或多个刺穿角质层的微凸起，以便将生物相容性涂层穿过患者皮肤，从而提供给药肽治疗剂的有效工具。
根据一个实施方案，本发明包括肽治疗剂制剂，其中在肽治疗剂制剂中，通过至少两种反离子的存在来控制原纤维的形成和控制制剂的粘度。治疗性肽或多肽的反离子混合物，包括形成药学上可接受的盐的所有物质。因此，反离子包括弱的或强的、有机或无机的、酸或碱、表面活性剂、聚合物或具有净电荷的其它部分。对于具有净负电荷的肽或多肽，反离子的混合物在溶液的pH下具有净正电荷。对于具有净正电荷的肽或多肽，优选反离子的混合物在溶液的pH下具有净负电荷。
通常，在本发明所述的实施方案中，反离子的混合物的量应当足够中和肽治疗剂的净电荷。
在所用的两种反离子中，两种反离子的摩尔比优选在约0.2∶1-5∶1的范围内，更优选在约0.5∶1-2∶1范围内。在所用的三种或多种反离子中，任意一种反离子的摩尔量与另一种的摩尔比优选在约0.1∶1-2.5∶1的范围内，更优选在约0.25∶1-1∶1范围内。反离子的混合物与肽的摩尔比优选在约2∶1-30∶1的范围内，更优选在约4∶1-15∶1的范围内。
对于本领域技术人员显而易见的是：将少量第三种反离子加到可抑制所述肽的原纤维形成的两种反离子的工作混合物中，显著地导致第三种反离子与其余反离子摩尔量的摩尔比超出了上述的工作范围。因此，所述的技巧显然也落入本申请的范围内。
治疗剂
在本领域中已知当适当地给药到具有所述的治疗剂可发挥有益效果的条件的病人中时，大量和各种肽、多肽以及蛋白治疗剂具有治疗性优点。这些治疗剂包括几种非常宽范围的种类，包括激素、蛋白质、抗原、免疫球蛋白、阻抑蛋白/激活蛋白、酶等。
在本发明范围中所用的合适的激素包括蛋白质激素，例如胰岛素。如本领域技术人员所理解的，通常所述的激素用于治疗不同病症和疾病，包含癌症、代谢疾病、脑垂体疾病以及绝经。
最初，认为只有少数肽和蛋白质能形成原纤维，尽管这些特殊蛋白的短片段也可形成原纤维。近年来，已经证实：如果在部分变性的条件下进行温育，甚至球状的全螺旋蛋白质，例如通常不产生原纤维的肌红蛋白，能够被转变成原纤维(Fandrich，M.，Fletcher，M.A.，和Dobson，C.M.(2001)Nature 410，165-166)。这暗示：大多数蛋白质有形成原纤维的可能性。另外，有文献报道，短至4个残基的肽可形成原纤维(J.Biol.Chem.，Vol.277，Issue 45，43243-43246，2002年11月8日)
因此，在本发明的一个实施方案中，治疗性肽、多肽和蛋白的组合物包括至少一种在普通或特殊条件下可形成原纤维的试剂：ACTH、胰岛淀粉样肽、血管紧张肽、血管生成素、抗炎性肽、BNP、降钙素、内啡呔、内皮肽、GLIP、生长激素释放因子(GRF)、水蛭素、胰岛素、胰岛调理素、神经肽Y、PTH和VIP。
治疗剂的另外特异性实例，包括但不限于，生长激素释放激素(GHRH)、奥曲肽、脑垂体激素(如，hGH)、ANF、生长因子例如生长因子释放因子(GFRF)、bMSH、促生长激素抑制素、血小板源生长因子释放因子、人绒毛膜促性腺素、促红细胞生成素、胰高血糖素、水蛭肽素同系物、α-干扰素、β-干扰素、γ-干扰素、白介素、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、促卵泡生长激素(尿促卵泡素(FSH)和LH)、链激酶、组织纤溶酶原激活物、尿激酶、ANF、ANP、ANP清除抑制剂、抗利尿激素激动剂、与降钙素基因相关的肽(CGRP)、IGF-I、喷替吉肽、蛋白质C、蛋白质S、胸腺素α-1、加压素拮抗剂、α-MSH、VEGF、PYY以及从上述因子衍生的多肽和多肽的类似物和衍生物。
在本发明的一个实施方案中，肽治疗剂具有净正电荷，反离子混合物优选在溶液pH时具有净负电荷。带正电荷的肽治疗剂的实例包括：pH值为0-11的TH 9507、pH值为0-8的hCT、pH值为0-8.5的hPTH(1-34)、pH值为0-11的去氨加压素(desmopressin)、pH值为0-6的hVEGF(1-121)和pH值为0-10的hBNP(1-33)。
在上述实施方案中，适用于含有带有净正电荷的肽的制剂的反离子的实例，包括但不限于，乙酸根、丙酸根、丁酸根、戊酸根、庚酸根、乙酰丙酸、氯离子、溴离子、柠檬酸根、琥珀酸根、马来酸根、羟乙酸葡糖酸根、葡糖醛酸根、3-羟基异丁酸根、2-羟基异丁酸根、乳酸根、苹果酸根酯、丙酮酸根、富马酸根、酒石酸根、丙醇二酸根、硝酸根、磷酸根、苯磺酸根、甲烷磺酸根、硫酸根以及磺酸根。优选地，将充分量的反离子的混合物加入治疗剂制剂，来中和肽试剂的净电荷。然而，可将过量的反离子的混合物(酸形式的或共轭酸-碱形式的)加入肽中。
在本发明的一个实施方案中，肽治疗剂具有净负电荷，反离子的混合物优选在溶液的pH下具有净正电荷。带负电荷的肽治疗剂的实例包括pH值为6-14的胰岛素、pH值为6-14的VEGF以及pH值为6-14的胰岛调理素。
在上述实施方案中，适用于含有带有净负电荷的肽或多肽的制剂的反离子的实例，包括但不限于，钠、钾、钙、镁、铵、乙醇胺、二羟乙基胺、三乙醇胺、氨基丁三醇、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、吗啉、甲基葡萄糖胺以及葡糖胺。优选将充分量的反离子的混合物加入治疗剂制剂中，来中和肽试剂的净电荷。然而，可将过量的反离子的混合物(酸形式的或共轭酸-碱形式的)加入肽中。
在本发明的特别优选的实施方案中，治疗性肽包含激素。特别优选的激素是生长激素释放因子(GRF)及其类似物，特别是TH 9507。TH 9507是人工合成的44个氨基酸的生长激素释放因子类似物，它已经被用于治疗失眠、多发性合成代谢的疾病，包括慢性阻塞性肺病(COPD)中的肌萎缩、免疫和认知疾病。与天然存在的配对物相比，TH 9507显示出更大的潜力，因为通过含有可提高肽血浆半衰期的疏水部分，可稳定TH 9507。
如本领域中众所周知的，GRF通过结合脑垂体受体而引起脑垂体生长激素(GH)的分泌。在正常受检者中，脑垂体以脉动方式来释放GH；TH 9507也可达到这种GF的脉动释放。
在所述的实施方案中，特别优选用乙酸根和氯离子反离子的混合物来稳定GRF。乙酸根对氯离子的摩尔比优选在约0.2∶1-5∶1的范围内，更优选在约0.5∶1-2∶1的范围内。反离子的混合物与肽的摩尔比优选在约2∶1-30∶1的范围内，更优选在约4∶1-15∶1的范围内。
在优选的实施方案中，在合适的溶剂中，以溶液或悬浮液的形式制备肽治疗活性剂和反离子(或反离子混合物)的合适溶剂包括水、DMSO、乙醇、异丙醇、DMF、乙腈、N-甲基-2-吡咯烷酮(pyrollidone)及其混合物。另外，治疗性肽可在聚合物载体的溶液或悬浮液中，例如EVA或PLGA。如本领域中所知的，其他的稳定添加剂，例如蔗糖和海藻糖，可存在于制剂中。
有助于本发明的肽治疗剂的给药、稳定或功效的各种其它添加剂，也可被加入本发明的制剂中；其中，添加剂不影响或干扰抑制原纤维形成的反离子。因此，本发明的组合物和制剂可包含合适的佐剂、赋形剂、溶剂、盐、表面活性剂、缓冲剂及其它成分。在美国专利申请号10/880,702和10/970,890(其内容在此通过而引用作为参考)中公开了所述添加剂的实例。
在本发明的另一个实施方案中，通过加入试剂、化合物或物质来控制肽治疗剂制剂中的原纤维形成，并调控制剂的粘性，从而抑制或控制肽试剂的自身缔合和/或自组装。通常，当所述肽受迫形成热力学上不利于自组装的二级结构时，可达到对原纤维形成的理想控制和对制剂粘度的控制。
如本领域中众所周知的，在肽、多肽和蛋白质的系统中的能量转化，受如下所示的自由能量公式支配，其中H代表焓而S代表熵：
公式I：ΔG＝ΔH-TΔS
因此通过自由能量公式I，可以评价多肽的折叠并因而评价其自组装的能力。另外，计算肽溶液中的离子物种的分布。多年来可利用的适于平衡计算的公式，是以经典的平衡定律为基础的。它们可以被成功地用于计算聚电解质，例如多肽的净电荷和蛋白质的等电点(pI)。
如本领域中所知的，净电荷和等电点计算是用于鉴定和纯化多肽的强有力的工具。然而，这些计算不产生相关存在于特定pH的溶液中的物质的直接信息。
在美国专利申请号10/880,702中，提供了用于导出方程的方法和计算算法，用于描述对于任何聚电解质，物种的分布，条件是物质的pKa值是已知的。该申请的说明书在此被全部引用以作为参考。
在本发明的其它实施方案中，通过最小化或消除原纤维形成而被稳定化的肽治疗剂制剂被制成溶液或悬浮液，然后进行干燥、冻干(或冷冻干燥)、喷雾干燥或喷雾冷冻干燥，从而稳定化以备储存。
在本发明的另一个优选实施方案中，将通过最小化或消除原纤维形成而被稳定化的肽治疗剂制剂包括在生物相容性的涂层制剂中，其中所述的涂层制剂用于涂布刺穿角质层的微凸起或多个刺穿角质层的微凸起、或其阵列、或给药装置，用于使肽治疗剂穿过患者皮肤进行给药。在Cormier等人的美国专利申请公开号20020177839、Cormier等人的美国专利申请公开号2004/0062813以及Trautman等人的专利申请公开号2002/0132054中，描述了用于配制生物相容性涂层的组合物和方法，其内容在此通过参考文献而被引用。
对于肽治疗剂制剂，特别是包含或包括较高分子量的多肽或蛋白质的那些治疗剂，优选配制含有治疗剂的生物相容性涂层，使得水溶性、生物相容性聚合物附着于多肽或蛋白质或与多肽或蛋白质缔合。特别优选的方法是形成聚合物与多肽或蛋白质的轭合物。聚合物，例如PEG附着于蛋白质和多肽，典型地导致提高的溶解度、提高物理和化学稳定性、降低的聚集趋势并增强流动特性。在美国专利申请号10/972,231中，公开了用于配制具有蛋白质与多肽治疗剂的聚合物轭合物的生物相容性涂层的组合物以及方法，其内容在此通过引用作为参考。
在2004年6月1日提交的美国专利申请号60/585,276中，公开了用于配制和给药基于蛋白质的治疗剂制剂的其它组合物以及方法，其内容在此通过引用而作为参考。所述的申请公开了用于配制激素治疗剂以及具有生物相容性涂层的激素治疗剂的组合物和方法，其中所述的治疗剂具有期望的药物动力学给药性质。
根据本发明的一个实施方案，用于给药稳定的肽治疗剂制剂的方法，该方法包括下列步骤：(i)提供具有多个微凸起的微凸起构件，(ii)提供肽治疗剂的稳定化的制剂；(iii)形成包含稳定化的肽治疗剂的制剂的生物相容性涂层制剂；(iv)用生物相容性涂层制剂来涂布微凸起，以形成生物相容性涂层；(v)通过干燥将生物相容性涂层稳定化；和(vi)将涂布的微凸起构件应用于患者皮肤。
图1举例说明了刺穿角质层的微凸起阵列的一个实施方案，其中所述的微凸起阵列用于本发明的组合物及其配制和给药的方法。如图1所示，微凸起阵列5包括多个微凸起10。微凸起10以基本上与具有开口14的薄片12成90度进行延伸。如图5所示，薄片12被掺入包含薄片12的基座的给药膜片中。基座15还包含用于将基座15和微凸起阵列5粘附于患者皮肤的粘合层。在该实施方案中，通过从薄片平面中蚀刻或冲压出多个微凸起，可形成微凸起10。
微凸起阵列5可由金属，例如不锈钢、钛、镍钛合金，或相似的生物相容性材料，例如塑料制成。在优选的实施方案中，由钛构建微凸起阵列。在Trautman等人的美国专利号6,038,196，Zuck等人的美国专利号6,050,988，以及Daddona等人的美国专利号6,091,975中，公开了金属微凸起构件，其内容在此被引用以作为参考。
通过蚀刻硅、利用芯片蚀刻技术或使用蚀刻微模来铸模塑料，形成了可用于本发明的其它微凸起构件。在Godshall等人的美国专利号5,879,326中，公开了硅和塑料微凸起构件，其内容在此通过引用作为参考。
重要的是：采用所述的微凸起装置，将具有肽治疗剂的生物相容性涂层均匀地涂布微凸起、甚至优选仅限于涂布微凸起本身。一旦将装置施用到皮肤并刺穿角质层，这使得肽治疗剂溶解于组织液中。另外，在储存期间和插入皮肤期间，均匀涂层可提供更高的机械稳定性。在制造和储存期间，弱的和/或不连续的涂层很可能会脱落，并在应用中被皮肤擦去。
另外，通过固态的并基本上干燥的生物相容性涂层，可获得试剂的最佳稳定性和保存期限。然而，涂层溶解和试剂释放的动力学会随许多因素而发生看得见的变化。容易理解的是：除了是储存稳定的外，生物相容性涂层应当允许所需的治疗剂的释放。
取决于释放的动力学性质，需要将涂布的微凸起以与皮肤呈刺穿关系保持延长的时间(如，直至约8小时)。例如在Cormier等人描述的美国专利号6,230,051(其内容在此通过全部引用而作为参考)中，通过使用粘合剂将微凸起构件锚定于皮肤，通过利用锚定微凸起，来实现上述目的。
本发明的组合物及其制备方法提供了允许制剂的粘度被控制的额外的优点，这有利于将治疗剂(或含有治疗剂的生物相容性涂层)应用到微凸起的给药装置，例如具有至少一个刺穿角质层的微凸起的给药装置上，优选具有多个刺穿角质层的微凸起的给药装置上。采用所述的装置，应控制涂层制剂的粘度，使得释放动力学必需确保治疗剂的足够通量。同时，一些制剂粘度有助于制造所述的微凸起装置，因为一些制剂粘度允许更多的涂层被沉积在微凸起构件的可利用的表面积上。
例如，在美国专利申请公开号20020128599、2002/0177839和2004/0115167中，描述了生物相容性涂层的组合物及其配制方法，其内容在此通过引用而作为参考。
在本发明的一个实施方案中，通过将微凸起部分或全部浸入含有稳定的肽治疗剂制剂的生物相容性涂布溶液中，来使用浸渍涂布法涂布微凸起。或者，将整个装置浸入生物相容性涂布溶液中。
在许多情况中，在涂层中的稳定的治疗剂非常昂贵。因此，优选仅仅涂布微凸起的针头。在Trautman等人的美国专利申请公开号2002/0132054中，公开了微凸起针头涂布装置和方法。所述的出版物公开了将涂层限制在微凸起针头的滚涂机构。
如Trautman等人的出版物所述，涂布装置仅将涂层施加到微凸起上，并非施加到微凸起从其伸出的基片/薄片上。因此在活性(或有效)试剂的成本比较高的情况下，需要将含有有益试剂的涂层只涂布在刺穿患者内角质层的微凸起阵列的部件上。
所述的涂布技术具有天然形成平滑涂层的额外优点，即在皮肤刺穿期间，不容易从微凸起上被除去。在图2A中，更清楚地显示了微凸起针头涂层的平滑横截面。
如图2所示，其它的涂布技术，例如微流体(microfluidic)喷雾或印迹技术，还可用于将涂层精确地沉积在微凸起10的针头上。
可用于实施本发明的其它涂布方法包括将涂层溶液喷雾到微凸起上。喷雾法可包括形成涂布组合物的气溶胶悬浮体。在一个实施方案中，将可形成约10至约200皮升的微滴尺寸的气溶胶悬浮体喷雾到微凸起上，然后干燥。
微凸起10可还包括适合于容纳和/或增大涂层18的体积的手段，例如孔眼(未显示)、凹槽(未显示)、表面不规则(未显示)或相似的变型，其中所述的部件提供可沉积更大量的涂层的增大的表面积。
现在参考图3和4，显示了微凸起阵列5的替代的实施方案。如图3所示，将微凸起阵列5分成在60-63处所示的部分，其中将不同的涂层施加到每个部分，从而允许单个微凸起阵列在使用中被用于给药超过一个的有益试剂。
现在参考图4，显示了微凸起阵列5的横截面图，其中将“模式涂层”施加到微凸起阵列。如图所示，如参考数字61-64所指示的，采用不同的生物相容性涂层和/或不同的治疗剂涂布了每个微凸起10。即，将单独的涂料施加到单个微凸起10。采用用于将沉积的液体定位到微凸起阵列的表面上的分配系统，可应用模式涂料。沉积的液体的量优选在0.1至20纳升/微凸起的范围中。在美国专利号5,916,524、5,743,960、5,741,554以及5,738,728中，公开了合适的精确计量的液体分配器的实例，其内容在此通过引用而作为参考。
使用喷墨技术，使用已知的螺线管阀分配器，任选地使用流体动力工具以及定位工具(通常通过利用电场进行控制)，还可以应用微凸起涂层溶液。来自印刷工业的其它液体分配技术或该领域中已知的相似的液体分配技术可以被用于实施本发明的模式涂层。
在另一个优选的实施方案中，将含有本发明的肽治疗剂的生物相容性的涂层施加到微凸起的至少一个刺穿角质层的微凸起(更优选施加到多个刺穿角质层的微凸起)上的方法包括通过干燥进一步稳定生物相容性涂层的步骤。可在周围温度(室温)和条件下进行干燥步骤，或利用在4至50℃范围内的温度。
在2004年5月19日提交的美国专利申请号60/572,861中，公开了合适的干燥方法和仪器，其内容在此通过引用作为参考。
根据本发明，可对许多肽治疗活性剂进行本发明的配制加工和方法，来提供高度稳定的肽试剂。在本发明的优选实施方案中，治疗剂包括激素，特别是GRF或其类似物，例如TH 9507。
如下详述，基于电荷分布、化学计量和热力学的考虑，本发明还提供用于评价、预测和抑制肽的自组装的方法。的确，自身缔合是结晶状的过程。另外，结晶仅仅发生在能够以重复模式进行自身缔合的化合物，这只有当基本单元或分子彼此相同时才有可能。因此，将几种反离子引入肽试剂中将使得制剂具有不同肽的混合物的性质，这使得很难进行自组装。例如，在pH5.5时，每个TH 9507分子具有四个正电荷，并因此可与四个带负电荷的反离子的分子缔合。如果乙酸根(或氯离子)是唯一的反离子，则仅仅形成一种肽盐，并有利于自身缔合。如果乙酸根和氯离子以等摩尔量存在，那么在溶液中存在16种不同的肽盐，因此防止了自身缔合。
实施例
下列研究和实施例举例说明了本发明的制剂、方法以及过程。实施例仅仅用于举例说明目的，并不意味着以任何方式限制本发明的范围。
实施例1(现有技术)
通过Bachem AG制备第一批GRF类似物TH 9507。这一批包括与肽的摩尔比为约6.5的乙酸根反离子。
通过FTIR发现，在水性溶液中肽结构主要是α螺旋。还发现溶液的物理性质是不稳定的。
仅仅在室温(约20℃)下几个小时后，溶液粘度随着保存时间而增加，并且原纤维开始出现于溶液中。图6A和图6B是制备样品6小时后拍摄的显微照片。所述的显微照片直观上表明了原纤维的形成。
在该解决方案中，发现原纤维形成依赖于肽浓度。在1％及更低的肽浓度时，未观察到原纤维形成。在2％至25％的肽浓度时，结果在几个小时中观察到原纤维形成。
实施例2
通过Bachem AG制备第二批生长激素释放因子(GRF)类似物TH 9507。发现这一批包含等摩尔量的反离子乙酸根和氯离子。反离子混合物以在约4至1的摩尔比范围内的与TH 9507的摩尔比存在。
通过FTIR发现，在溶液中肽结构呈现一些β-折叠(β-sheet)特征。发现了最多至7.5％的肽溶液是非常稳定的(即，在溶液的保存期间，在室温下未观察到原纤维形成)。
在室温下保存几天后或在4℃保存后，溶液粘度没有改变。两种保存条件都不会在制剂中产生可见的原纤维。图7A和图7B是这种制剂样品的显微照片。
实施例3
通过将10mg的TH 9507乙酸盐溶液针对10-4M盐酸溶液进行彻底透析，从第二批TH 9507(实施例2)来合成盐酸盐形式。随后冷冻干燥所得的盐溶液，产生TH 9507六盐酸盐(hexahydrochloride)发现这种盐形式表现出类似于第一批TH 9507(即，TH 9507的乙酸盐)的性质。因此，如乙酸盐样品(实施例1)中所示，仅仅在室温(约20℃)下几个小时后，粘度随着保存时间而增加，并且原纤维开始出现于溶液中。
实施例4
向TH 9507乙酸盐的水性溶液(实施例1)中，以递增量的方式加入氯离子(如氯化钠)。取决于氯离子与TH 9507乙酸盐的浓度比，加入所述的氯离子导致原纤维形成速率的减少或增加。结果如表I所示。
已经看到：当将接近乙酸根的等摩尔浓度的氯离子加入TH9507的乙酸盐溶液中时，溶液粘度是相对较低的和稳定的，并且原纤维形成是最低的。在有过量摩尔的乙酸根或氯离子的条件下，溶液粘度增加并随时间变化。在所述的制剂中，原纤维的形成非常明显。
表1
浓度 摩尔比反离子/GRF的摩尔比 溶液性质编号GRF B C1 D/B B/D D C1 D+B 0h 6h 72h 1 0.016 0.106 0 0.0 6.5 0 6.6 C/LVF/LVA/HV 2 0.016 0.106 0.016 6.6 0.2 6.5 1 7.6 C/LVF/LVA/HV 3 0.016 0.106 0.033 3.2 0.3 6.5 2 8.7 C/LVF/LVA/IV 4 0.016 0.106 0.049 2.2 0.5 6.5 3 9.7 C/LVC/LVC/IV 5 0.016 0.106 0.073 1.5 0.7 6.5 4.5 11.2 C/LVC/LVC/IV 6 0.016 0.106 0.098 1.1 0.9 6.5 6 12.8 C/LVC/LVA/IV 7 0.016 0.106 0.13 0.8 1.2 6.5 8 14.8 C/LVC/LVA/HV 8 0.016 0.034 0.031 1.1 0.9 2.1 2 4.1 C/IVC/IVC/IV 9 0.016 0 0.096 0.0 0 6 6.0 C/LVF/LVC/HV
C：澄清溶液 LV：低粘度
F：原纤维 IV：中等粘度
A：大聚集体 HV：高粘度
B：氯离子 D：乙酸根
实施例5
通过将10mg的TH 9507乙酸盐溶液分别对10-4M盐酸和甲磺酸溶液进行彻底透析，来制备TH 9507的盐酸盐和甲磺酸盐。随后冷冻干燥所得的盐溶液，产生TH 9507六盐酸盐和TH 9507六甲磺酸盐。从这些制备了50mg/ml的肽盐溶液，其中含有下列比例的TH 9507六盐酸盐与六甲磺酸盐：1、0.8、0.67、0.57、0.5、0.43、0.33、0.2、0。
将溶液在4℃保存之后，目测和显微观察显示：使用六盐酸盐容易出现原纤维的形成。通过使六甲磺酸盐以对于TH 9507低至0.2的比例存在，抑制了原纤维的形成。
以上数据集反映出：通过加入合适反离子的肽溶液或反离子混合物，可控制肽结构和自组装成原纤维。两种或多种反离子(例如氯离子和乙酸根)的存在导致抑制原纤维的形成。
根据本发明，认为由某些多肽显示的自身缔合是结晶状的过程。如本领域技术人员所理解的，结晶仅仅发生在以重复模式进行自身缔合的化合物，这只有当基本单元或分子彼此相同时才有可能。将合适的反离子加入肽试剂中，将使得制剂具有不同肽的混合物的性质，这使得很难进行自组装。
因此，本发明具有提高物理稳定性、特别是提高肽治疗剂制剂的粘度稳定性的用途。原纤维形成可在几个小时内发生，并危害最终产品的制备，特别是对于制剂粘度是重要的那些产品来说。因此，对于包含在生物相容性涂层中的治疗剂制剂而言，控制制剂的粘度是很重要的，其中所述的涂层被涂布到微凸起构件或装置的多个刺穿角质层的微凸起上。另外，不管肽治疗剂制剂是否是液体、固体、半固体或干燥物，通过本发明的组合物及其配制和给药的方法来减轻或消除原纤维形成，会给产物带来最长或最佳的保存期限。
尽管前述的实施方案描述了经由被涂布到给药装置的刺穿角质层的微凸起(或多个刺穿角质层的微凸起)上的生物相容性涂层来给药稳定的肽治疗剂制剂，然而可以采用各种能以液体、固体或半固体以及干燥物的形式进行给药的其它给药模式系统、装置以及方法来使用本发明的肽治疗剂制剂的组合物及其配制和给药方法。因此，可以采用口服给药(丸剂或模式)、灌输、注射、植入、气溶胶、被动式和主动式透皮给药、以及其它给药模式、系统、装置和制剂来使用本发明的组合物和制剂。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明进行各种改变和修饰，来适应各种用法和条件。同样地，这些改变和修饰是适当的、合理地，并预计落入与下列权利要求相当的所有范围中。