賴谷胰島素的穩(wěn)定制劑的制作方法
【專利說明】賴谷胰島素的穩(wěn)定制劑
[0001 ]本發(fā)明涉及具有改善的穩(wěn)定性的水性藥物制劑，其包含200-1000U/mL的賴谷胰島 素 (insulin glulisine)，及其治療I型糖尿病或II型糖尿病中的用途。
[0002] 世界范圍內(nèi)約3億人患有I型和II型糖尿病。對于I型糖尿病，替代缺少的內(nèi)分泌胰 島素分泌是目前唯一可能的療法。受影響的人終身依賴于胰島素注射，通常每日多次注射。 與I型糖尿病相反，II型糖尿病中基本不存在胰島素缺陷，但在大量情況中，特別是在晚期， 認為使用胰島素(任選與口服抗糖尿病藥物組合)治療是最可行的療法。
[0003] 在健康人中，胰島素通過胰腺的釋放與血糖濃度嚴格關(guān)聯(lián)。升高的血糖水平(如餐 后發(fā)生)通過相應的胰島素分泌增加迅速抵消。在空腹狀態(tài)，血漿胰島素水平落入基礎(chǔ)值， 其足以保證對胰島素敏感器官和組織的葡萄糖的持續(xù)補給且保持夜間較少的肝葡萄糖產(chǎn) 生。通常，內(nèi)源胰島素分泌由外源替換，大多胰島素的皮下給藥不能實現(xiàn)上文所述的血糖的 生理調(diào)節(jié)的質(zhì)量。可發(fā)生血糖向上或向下偏離，其在最嚴重的形式中可以是危及生命的。此 外，增加數(shù)年而無初始癥狀的血糖水平是嚴重的健康危害。美國大規(guī)模的DCCT研究（The Diabetes Control and Complications Trial Research Group(1993) N.Engl. J.Med. 329,977-986)清楚證明了長期升高的血糖水平實質(zhì)上導致了糖尿病晚期并 發(fā)癥的發(fā)展，如在一些情況下表現(xiàn)出的微血管和大血管損傷，如視網(wǎng)膜病變、腎病或神經(jīng)病 變，且導致視力喪失、腎功能衰竭和四肢損失。此外，糖尿病伴隨增加的心血管疾病風險。可 以由此衍生出的是改進的糖尿病療法的首要目標是保持血糖盡可能接近生理范圍。根據(jù)強 化胰島素療法的概念，應該通過每日重復注射快速和慢速起效的胰島素制劑實現(xiàn)。快速起 效的制劑在進食時給予，進而會消除血糖餐后的增加。慢速起效的基礎(chǔ)胰島素應保證胰島 素的基本補給，特別是在夜間，而不導致低血糖。
[0004] 胰島素是51個氨基酸的多肽，其可分為2個氨基酸鏈:具有21個氨基酸的A鏈和具 有30個氨基酸的B鏈。所述鏈彼此通過2個二硫鍵的方式連接。胰島素制劑已應用于糖尿病 療法多年。不僅使用天然存在的胰島素，近來還使用了胰島素衍生物和類似物。
[0005] 市售用于胰島素替代的天然存在胰島素的胰島素制劑在胰島素來源(例如牛、豬、 人胰島素，或其他哺乳動物或動物胰島素）以及組成方面有所不同，由此可影響作用分布 (起效時間和作用持續(xù)時間）。通過組合不同的胰島素制劑，可獲得非常不同的作用分布，且 可盡可能建立生理性的血糖值。天然存在的胰島素制劑以及展示修飾動力學的胰島素衍生 物或胰島素類似物在市場上已有一定的時間。重組DNA技術(shù)目前使得這種修飾胰島素的制 備成為可能。這些包括"單體胰島素類似物"，如全部具有快速的起效時間的賴脯胰島素 (insulin Iispro)、門冬膜島素 （insulin aspart)和HMR 1964(Lys(B3)、Glu(B29)人膜島 素、賴谷胰島素），以及具有延長作用時間的甘精胰島素。
[0006] 除作用持續(xù)時間外，制劑的穩(wěn)定性對于患者也至關(guān)重要。具有增加的物理長期穩(wěn) 定性的穩(wěn)定化的胰島素制劑對于暴露至特定機械壓力或相對高溫度的制劑是特別需要的。 這些包括，例如給藥系統(tǒng)如筆、吸入系統(tǒng)、無針注射系統(tǒng)或胰島素栗中的胰島素。胰島素栗 戴在患者體表上或植入患者體內(nèi)。在兩種情況中，制劑暴露至機體的熱量和移動以及栗的 遞送運動，且因此暴露至非常高的熱機械壓力下。由于胰島素筆(一次性和可再利用的筆） 也經(jīng)常戴在機體上，其存在相同問題。在這些條件下，之前的制劑僅有受限的穩(wěn)定性。
[0007] 胰島素一般以穩(wěn)定的含鋅六聚體的形式以藥物濃度存在于中性溶液中，其由3個 相同的二聚體單位組成(Brange et al. ,Diabetes Care 13:923-954(1990))。然而，胰島 素制劑的作用分布可通過減少其包含的胰島素的低聚狀態(tài)而改進。通過對氨基酸序列的修 飾，可減少胰島素的自身締合。因此胰島素類似物賴脯胰島素，例如主要以單體存在，且由 此更快吸收并展示較短的作用持續(xù)時間（HPT Ammon和C.Werning; Antidiabetika [Antidiabetics] ;2·Ed. ;Wiss.Verl .-Ges· Stuttgart;2000;p·94·f)。然而，經(jīng)常以單體或 二聚形式存在的快速起效的胰島素類似物不那么穩(wěn)定且在熱和機械壓力下相比六聚胰島 素而言更容易聚集。這使其自身產(chǎn)生明顯的混濁并使不溶性聚集物沉淀。（Bakaysa et al， 美國專利5，474,978)。這些更高分子量的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物(二聚物、三聚物、多聚物)和聚集物不僅 減少了給藥的胰島素劑量，還誘導患者中的刺激或免疫反應。此外，這種不可溶的聚集物可 影響并阻斷栗和筆針的套管和管道。由于鋅通過含鋅六聚體的形成而導致胰島素的額外穩(wěn) 定，胰島素和胰島素類似物的不含鋅或低鋅制劑特別容易不穩(wěn)定。具體地，由于不溶聚集物 的形成經(jīng)由胰島素單體進行，因此具有快速起效時間的單體胰島素類似物容易聚集且迅速 變得生理上不穩(wěn)定。
[0008] 為保證胰島素制劑的質(zhì)量，需要避免聚集物的形成。存在多種用于穩(wěn)定胰島素制 劑的方式。因此，在國際專利申請W098/56406中，描述了通過Tri S或精氨酸緩沖液穩(wěn)定的制 劑。美國專利5,866,538描述了包含5-10〇1111濃度的甘油和氯化鈉的胰島素制劑，且應該具 有增加的穩(wěn)定性。美國專利5,948,751描述了具有增加的物理穩(wěn)定性的胰島素制劑，其可通 過添加甘露醇或類似的糖實現(xiàn)。添加過量的鋅至含鋅胰島素溶液同樣可增加穩(wěn)定性 (J.Brange et al. ,Diabetic Medicine，3:532-536,1986) <φΗ 和多種賦形劑對胰島素制劑 穩(wěn)定性的影響已詳細描述(11.1^^]^6&1.1^]^1〇&61'，厶(^&?11&1'111.1^^(1;^3 4:149-158)〇
[0009] 通常，這些穩(wěn)定方法對于增加的需求(改進能力以保持在室溫或體溫和機械壓力 下)或?qū)τ?單體"胰島素類似物或快速起效胰島素并不足夠，其對于物理壓力特別易感。此 外，全部市售胰島素制劑包含鋅，添加其以穩(wěn)定制劑。因此，Bakaysa等人在美國專利5，474， 978描述了由6個胰島素類似物單體、2個鋅原子和至少3個苯酚防腐劑分子組成的穩(wěn)定化的 胰島素復合物制劑。這些制劑可額外地包含生理上可接受的緩沖劑和防腐劑。然而，如果期 望制備不含鋅或低鋅胰島素制劑，則提及的穩(wěn)定化方法對于可上市的制劑并不足夠。舉例 來說，考慮到不足的物理穩(wěn)定性，不可能開發(fā)賴脯胰島素的不含鋅制劑(Bakaysa et al.， Protein Science(1996) ,5:2521-2531)。具有足夠穩(wěn)定性特別是物理穩(wěn)定性的低鋅或不含 鋅胰島素制劑并未在現(xiàn)有技術(shù)中描述過。
[0010] 賴谷胰島素的不含鋅制劑可通過表面活性劑穩(wěn)定化。WO 02/076495公開了包含聚 山梨酯20、聚山梨酯80或泊洛沙姆171的UlOO賴谷胰島素（100IU/ml)制劑。
[0011] 本發(fā)明的問題可認為是提供一種至少部分克服上述穩(wěn)定性問題的賴谷胰島素的 藥物制劑，其中應去除潛在的不利成分。具體地，本發(fā)明的問題可以認為是提供了一種在升 高的溫度(如體溫)具有改進穩(wěn)定性的賴谷胰島素的藥物制劑。
[0012] 在本發(fā)明中，驚訝地發(fā)現(xiàn)了包含200-1000U/mL賴谷胰島素的制劑的物理長期穩(wěn)定 性有所增加，特別是在升高的溫度下。
[0013] 通過在升高的溫度改進的物理穩(wěn)定性，如本文所述的制劑適于通過植入患者或以 其他方式暴露至體溫的裝置給藥。舉例來說，本發(fā)明的制劑適于在置于患者體內(nèi)的胰島素 栗中或接近機體所佩戴的貼片栗中使用。此外，所述制劑適于在注射裝置中使用，如筆、注 射管、注射器，或適于任何其中需在升高的溫度具有增加的物理穩(wěn)定性的使用，舉例來說， 如果這些裝置接近于機體佩戴。
[0014] 如果例如包含氨丁三醇、甘油和苯酚的賴谷胰島素的U300制劑替代UlOO制劑給 藥，則待給藥的體積可減少。該減少的體積連同改進的穩(wěn)定性將改進通過胰島素栗或貼片 栗的給藥，這是由于栗可使用更長時間而無需更換貯液器，或/且栗的大小可減少。
[0015] 在動物模型中，驚訝的是，在藥代動力學和藥效動力學中未檢測到UlOO和U300的 賴谷膜島素制劑的差異。
[0016] 在本發(fā)明中，賴谷胰島素是Lys(B3)、Glu(B29)人胰島素。賴谷胰島素具有5823道 爾頓的分子量。〇. 6mM的賴谷胰島素溶液包含3，4938mg/mL賴谷胰島素（100單位/mL，U100 )。 U300賴谷胰島素制劑包含300U/mL的賴谷胰島素（10.4814mg/mL或10.48mg/mL)。
[0017]如本文使用的術(shù)語"穩(wěn)定性"指活性藥物成分特別是胰島素類似物和/或衍生物的 化學和/或物理穩(wěn)定性。測試穩(wěn)定性的目的是提供活性藥物成分或劑型的質(zhì)量如何在多種 環(huán)境因素如溫度、濕度和光的影響下隨時間變化的證據(jù)，并確定活性藥物成分或劑型的保 質(zhì)期和推薦的保存條件。穩(wěn)定性研究應包括測試那些在保存過程中易于改變且可能影響質(zhì) 量、安全性和/或效力的活性藥物成分的屬性。適當?shù)販y試應涵蓋物理、化學、生物和微生物 屬性、防腐劑含量(例如抗氧化、抗微生