ES3040364T3

ES3040364T3 - Systems, compositions and methods for treating diabetes

Info

Publication number: ES3040364T3
Application number: ES23166369T
Authority: ES
Inventors: Alan Cherrington; David Maggs; Soumitra Ghosh; Christopher Rhodes; Jui-Chen Lin
Original assignee: Vanderbilt University
Current assignee: Vanderbilt University
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2025-10-30
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: EP3576748A1; CN117653715A; CN110446496A; US20250057923A1; WO2018144867A1; US11357829B2; EP4233876A1; ES2944544T3; EP3576748A4; JP2020505429A; EP3576748B1; JP7133229B2; US20220273771A1; US20200230211A1; EP4233876B1

Abstract

Esta divulgación proporciona métodos de tratamiento que comprenden la administración conjunta de insulina y glucagón a un sujeto, y coformulaciones que comprenden insulina y glucagón. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas, composiciones y métodos para el tratamiento de la diabetes

Referencia cruzada a las solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de EE. UU. N.° 62/454.613, presentada el 3 de febrero de 2017.

Campo

La presente divulgación proporciona sistemas, composiciones y métodos para el tratamiento de un paciente diabético y, en particular, tratamientos que incluyen la administración conjunta de insulina y glucagón.

Antecedentes

El tratamiento de un paciente diabético a menudo incluye la administración de insulina, tal como inyecciones a través de una jeringa o una bomba de administración de insulina. La hipoglucemia es la complicación más temida por los pacientes con DM1. Es una barrera importante para un tratamiento eficaz debido a que las personas subdosifican la insulina para evitar la hipoglucemia. Como resultado, los tratamientos actuales a menudo dan como resultado un control glucémico inadecuado, implicando eventos hipoglucémicos y/o hiperglucémicos no deseados.

Hay una necesidad de sistemas, composiciones y métodos que tratan a pacientes diabéticos mientras reducen las oscilaciones en la glucosa en sangre y los episodios hipoglucémicos.

Sumario

La invención se define en las reivindicaciones. Las realizaciones de los sistemas, dispositivos y métodos descritos en el presente documento pueden dirigirse a sistemas, dispositivos y métodos para el tratamiento de un paciente diabético.

En algunos aspectos, la presente divulgación proporciona métodos de tratamiento que comprenden administrar conjuntamente insulina y glucagón a un sujeto, en donde la insulina y el glucagón se administran conjuntamente en una relación molar de insulina:glucagón entre aproximadamente 1:1 y aproximadamente 6:1, y en donde la insulina y el glucagón se van a administrar en una cantidad terapéuticamente eficaz para tratar o inhibir simultáneamente la hiperglucemia y para inhibir la hipoglucemia. Por ejemplo, la insulina y el glucagón se pueden administrar conjuntamente en una relación molar de insulina:glucagón entre aproximadamente 1:1 y aproximadamente 5:1, entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 6:1, o entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 5:1. El sujeto puede tener hiperglucemia antes de la administración conjunta de insulina y glucagón. En algunas realizaciones, la administración conjunta de la insulina y el glucagón puede comprender administrar al sujeto una coformulación que comprende insulina y glucagón. La coformulación puede comprender insulina en una concentración entre aproximadamente 1 mg/ml y aproximadamente 10 mg/ml, y glucagón en una concentración entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 1 mg/ml. Por ejemplo, la coformulación puede comprender insulina en una concentración entre aproximadamente 3 mg/ml y aproximadamente 5 mg/ml, y glucagón en una concentración entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 0,8 mg/ml. La coformulación puede comprender un disolvente que incluya al menos un disolvente no acuoso (por ejemplo, un disolvente aprótico, tal como dimetilsulfóxido y/o N-metilpirrolidona). En algunas realizaciones, entre aproximadamente el 20 % y aproximadamente el 60 % del disolvente (v/v) consiste en uno o más disolventes no acuosos. El disolvente puede incluir además uno o más disolventes acuosos. En algunas realizaciones, no más de aproximadamente el 40 % del disolvente (v/v) consiste en uno o más disolventes acuosos. En algunas realizaciones, entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 40% del disolvente (v/v) es propilenglicol (PG), glicerol o una combinación de PG y glicerol. La administración conjunta de la insulina y el glucagón puede comprender la administración subcutánea de la insulina y el glucagón. La administración conjunta de insulina y glucagón puede comprender la administración de insulina a una tasa de infusión basal de aproximadamente 0,2-0,6 mU/kg/minuto y la administración de glucagón a una tasa de infusión basal de aproximadamente 1-4 ng/kg/minuto. Por ejemplo, la insulina puede administrarse a una tasa de infusión basal de aproximadamente 0,3-0,5 mU/kg/minuto, y/o el glucagón puede administrarse a una tasa de infusión basal de aproximadamente 2-3 ng/kg/minuto.

En algunos aspectos, la presente divulgación proporciona coformulaciones que comprenden insulina en una concentración entre aproximadamente 1 mg/ml y aproximadamente 10 mg/ml, y glucagón en una concentración entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 1 mg/ml, en donde la relación molar de insulina:glucagón está entre aproximadamente 1:1 y aproximadamente 6:1. Por ejemplo, la relación molar de insulina:glucagón puede estar entre aproximadamente 1:1 y aproximadamente 5:1, entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 6:1, o entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 5:1. La insulina puede estar en una concentración entre aproximadamente 3 mg/ml y aproximadamente 5 mg/ml, y el glucagón puede estar en una concentración entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 0,8 mg/ml. Las coformulaciones pueden comprender además un disolvente que incluye uno o más disolventes acuosos y uno o más disolventes no acuosos (por ejemplo, un disolvente aprótico tal como DMSO y/o NMP). En algunas realizaciones, entre aproximadamente el 20 % y aproximadamente el 60 % del disolvente (v/v) puede consistir en uno o más disolventes no acuosos. El disolvente puede incluir además uno o más disolventes acuosos. En algunas realizaciones, no más de aproximadamente el 40 % del disolvente (v/v) puede consistir en uno o más disolventes acuosos. En algunas realizaciones, entre aproximadamente el 10 % y aproximadamente el 40 % del disolvente puede ser propilenglicol (PG), glicerol, o una combinación de PG y glicerol.

La tecnología descrita en el presente documento, junto con los atributos y ventajas correspondientes de los mismos, se apreciará y comprenderá mejor a la vista de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos en los que se describen realizaciones representativas a modo de ejemplo.

Breve descripción de los dibujos

LaFigura 1ilustra un sistema para administrar una composición a un paciente, que comprende un único dispositivo de bombeo con un único depósito, consistente con los presentes conceptos inventivos.

LaFigura 1Ailustra un sistema para administrar una composición a un paciente, que comprende un único dispositivo de bombeo con dos depósitos, consistente con los presentes conceptos inventivos.

LaFigura 1Bilustra un sistema para administrar una composición a un paciente, que comprende dos dispositivos de bombeo, consistente con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras 2-15ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LaFigura 16ilustra un protocolo de un estudio con mamíferos realizado por el solicitante, consistente con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras 17-46ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LasFIG. 47-48ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante en los que se usó una coformulación de insulina y glucagón, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LaFigura 49ilustra una línea de tiempo experimental de un estudio con mamíferos realizado por el solicitante para evaluar la capacidad del glucagón para aumentar y mantener el aumento de la producción de glucosa cuando se presenta con hipoglucemia inducida por insulina, consistente con los conceptos inventivos preestablecidos. LasFiguras 50-60ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante para evaluar la capacidad del glucagón para aumentar y mantener un incremento de producción de glucosa cuando se presenta con hipoglucemia inducida por insulina, consistentes con los conceptos inventivos preestablecidos, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras 61 y 62ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante para evaluar el potencial de una coformulación de insulina y glucagón para permitir el reemplazo de hormona basal y proporcionar una protección significativa contra la hipoglucemia, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras. 63-65ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante para evaluar la capacidad de una coinfusión de insulina y glucagón para reemplazar la secreción endógena basal de las dos hormonas mientras se mantiene la euglucemia, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras 66 y 67ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante para determinar si mantener una relación molar I/G de 4 mientras se reducen las tasas de reemplazo basales de insulina y glucagón mantiene la euglucemia, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras 68 y 69ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante para evaluar la capacidad de una infusión de insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min y una infusión de glucagón a una tasa de 1,38 ng/kg/min para reemplazar eficazmente la secreción basal de insulina y glucagón y para limitar la hipoglucemia inducida por insulina, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras 70-73ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante para respaldar el desarrollo de una coformulación no acuosa de insulina y glucagón para su uso en bombas de infusión que es estable a 2-8 °C, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

LasFiguras 74-76ilustran los datos de estudios con mamíferos realizados por el solicitante para evaluar el valor terapéutico de una coformulación de una solución de insulina y glucagón en comparación con la insulina y el glucagón como soluciones separadas, consistentes con los presentes conceptos inventivos.

Descripción detallada

A continuación, se hará referencia en detalle a las realizaciones actuales de la tecnología, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos adjuntos. Se usan los mismos números de referencia en los dibujos para hacer referencia a las mismas partes o a partes similares.

Se entenderá que las palabras "que comprende" (y cualquier forma del verbo comprender, tal como "comprenden" y "comprende"), "que tiene" (y cualquier forma del verbo tener, tal como "tienen" y "tiene"), "que incluye" (y cualquier forma del verbo incluir, tal como "incluye" e "incluyen") o "que contiene" (y cualquier forma del verbo contener, tal como "contiene" y "contienen") cuando se usa en el presente documento, especifican la presencia de rasgos distintivos indicados, elementos integrantes, etapas, operaciones, elementos y/o componentes, pero no excluyen la presencia o la adición de una o más de otros rasgos distintivos, elementos integrantes, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos.

Además, se entenderá que, aunque los términos primero, segundo, tercero, etc. pueden usarse en el presente documento para describir diversas limitaciones, elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estas limitaciones, elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no deben estar limitadas por estos términos. Estos términos solo se usan para distinguir una limitación, elemento, componente, región, capa o sección de otra limitación, elemento, componente, región, capa o sección. Por tanto, una primera limitación, elemento, componente, región, capa o sección discutida a continuación podría denominarse una segunda limitación, elemento, componente, región, capa o sección sin apartarse de los hallazgos de la presente solicitud.

Se entenderá además que cuando se hace referencia a un elemento como "sobre", "unido", "conectado" o "acoplado" a otro elemento, puede estar directamente sobre o encima, o conectado o acoplado a, el otro elemento, o uno o más elementos intermedios pueden estar presentes. Por el contrario, cuando se dice que un elemento está "directamente sobre", "directamente unido", "directamente conectado" o "directamente acoplado" a otro elemento, no hay componentes o elementos intermedios. Otras palabras usadas para describir la relación entre elementos deben interpretarse de manera similar (por ejemplo, "entre" frente a "directamente entre", "adyacente" frente a "directamente adyacente", etc.).

Se entenderá además que cuando se hace referencia a un primer elemento como "en", "sobre" y/o "dentro de" un segundo elemento, el primer elemento se puede colocar: dentro de un espacio interno del segundo elemento, dentro de una parte del segundo elemento (por ejemplo, dentro de una pared del segundo elemento); colocado sobre una superficie externa y/o interna del segundo elemento; y combinaciones de uno o más de estos.

Como se usa en el presente documento, el término "próximos" incluirá ubicaciones relativamente cercanas a, sobre, en y/o dentro de un componente referenciado u otra ubicación.

Los términos relativos al espacio, tal como "debajo", "por debajo de", "inferior", "encima", "superior" y similares pueden usarse para describir la relación de un elemento y/o un rasgo distintivo con otro(s) elemento(s) y/o rasgo(s) distintivo(s) como, por ejemplo, como se ilustra en las figuras. Se entenderá además que los términos relativos al espacio pretenden abarcar diferentes orientaciones del dispositivo durante el uso y/o funcionamiento además de la orientación representada en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo en una figura se voltea, los elementos descritos como "debajo" o "por debajo" de otros elementos o rasgos distintivos, a continuación, se orientarían "encima" de los otros elementos o rasgos distintivos. El dispositivo puede estar orientado de otra manera (por ejemplo, girado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores espacialmente relacionados usados en el presente documento se interpretarán en consecuencia.

Los términos "reducir", "que reducen", "reducción" y similares, cuando se usa en el presente documento, deben incluir una reducción en una cantidad, incluida una reducción a cero. La reducción de la probabilidad de un suceso debe incluir la prevención del suceso.

La expresión "y/o", cuando se usa en el presente documento, debe tomarse como una divulgación específica de cada uno de los dos rasgos distintivos o componentes especificados con o sin el otro. Por ejemplo, "A y/o B" debe tomarse como divulgación específica de cada uno de (i) A, (ii) B y (iii) A y B, justo como si cada uno se expusiera individualmente en el presente documento.

El término "insulina", cuando se use en el presente documento, incluirá la hormona insulina y/o uno o más análogos de insulina (por ejemplo, uno o más análogos de insulina conocidos por los expertos en la materia), tal como la insulina NPH, insulina aspart, insulina glulisina, insulina lispro y/o insulina hepatopreferencial.

El término "glucagón", cuando se use en el presente documento, incluirá la hormona glucagón y/o uno o más análogos de glucagón (por ejemplo, uno o más análogos de glucagón conocidos por los expertos en la materia), tal como Dasiglucagón (también conocido como ZP-4207, Zealand Pharmaceuticals), [Asp28] glucagón, [Asp28, Glu29] glucagón, [Asp28, Glu29] glucagón y/o glucagón-Cex.

En el presente documento se proporcionan sistemas, composiciones y métodos para tratar a un paciente diabético, tal como mediante la administración de insulina y glucagón simultáneamente, o al menos relativamente simultáneamente ("simultáneamente" o "al mismo tiempo" en el presente documento). Por ejemplo, la administración simultánea incluye la administración secuencial de un volumen de un primer agente (por ejemplo, insulina) y un volumen de un segundo agente (por ejemplo, glucagón), administrado en cualquier orden, que ocurre dentro de un período de tiempo de entre 0,1 segundos y 90 minutos, un periodo de tiempo de entre 0,1 segundos y 60 minutos, o un periodo de tiempo de entre 0,1 segundos y 30 minutos.

Se puede realizar una modificación de la insulina para mitigar el riesgo de hipoglucemia iatrogénica con el fin de mejorar el tratamiento del paciente diabético. Al desarrollar una insulina segura contra la hipoglucemia, se podría aumentar la dosis de insulina y, al hacerlo, disminuir los mínimos y los máximos de la glucosa plasmática. Oscilaciones más moduladas en la glucosa plasmática son un resultado altamente deseado en el tratamiento de la DM1 y deben conducir a una mejora en la HbA1c y una reducción en las otras complicaciones. El glucagón y la insulina tienen efectos opuestos sobre el metabolismo de la glucosa en el hígado y la inyección de glucagón se ha usado durante mucho tiempo para superar la hipoglucemia resultante de una sobredosis de insulina. Se sabe que el glucagón es la primera hormona que responde cuando el nivel de glucosa plasmática es bajo. En una persona no diabética, el glucagón secretado en respuesta a la hipoglucemia estimula la producción de glucosa y, de este modo, limita la caída de la glucosa plasmática. En el individuo con diabetes mellitus tipo 1 (DM1), la célula alfa es disfuncional (la fuente celular de glucagón) y el glucagón no aumenta en respuesta a la hipoglucemia, colocando así una mayor carga sobre el sistema nervioso autónomo que, como resultado, puede fallar.

Bajo condiciones euglucémicas/hiperglucémicas, la insulina (I) supera la acción del glucagón (G) en el hígado (Steiner, et al, enMetabolism,1990) de modo que a una relación molar I/G dada, la insulina dominará al glucagón cuando aumenten las tasas de infusión de ambos. Por otro lado, el glucagón es mucho más eficaz para competir con la insulina en condiciones hipoglucémicas. Sistemas, dispositivos y métodos de los presentes conceptos inventivos combinan insulina y glucagón en una relación molar deseable como modalidad terapéutica, para disminuir el grado en que la insulina induce hipoglucemia, mientras conserva la capacidad de la insulina para controlar la hiperglucemia. La administración de las dos hormonas peptídicas podría ser mediante la administración conjunta simultánea de sus formulaciones individuales, o mediante la administración de una coformulación de las hormonas peptídicas. De esta manera, el glucagón administrado compensa la respuesta deficiente de las células alfa, que reduce la demanda del sistema nervioso autónomo. Esta combinación proporciona una amortiguación hipoglucémica mientras que tiene poco o ningún efecto sobre la tolerancia a la glucosa. El solicitante ha realizado experimentosin vivo,descritos más adelante, en los que se administraron simultáneamente relaciones particulares de insulina y glucagón, tanto por vía intravenosa como en el tejido subcutáneo, para respaldar este resultado terapéutico deseado.

A continuación, haciendo referencia a la Figura 1,se ilustra un sistema para tratar a un paciente diabético, consistente con los presentes conceptos inventivos. El sistema 10 comprende la bomba 100 y la composición 200. La bomba 100 puede comprender el depósito 150, que se puede usar para rodear, almacenar, suministrar y/o proporcionar de otro modo (generalmente "proporcionar" en el presente documento) la composición 200, tal como para permitir la administración prolongada y/o intermitente de la composición 200. La bomba 100 se puede configurar para administrar la composición 200 a una o más ubicaciones del paciente, tal como cuando la bomba 100 administra la composición 200 en uno o más de tejido subcutáneo; un músculo; una vena; y/o una arteria. La composición 200 puede incluir dos o más agentes, tales como cuando la composición 200 comprende al menos insulina (por ejemplo, insulina y/o un análogo de insulina, "insulina" en el presente documento) y glucagón (por ejemplo, como un material separado o como una coformulación o de otro modo estado mixto). La composición 200 puede comprender una coformulación u otra mezcla de al menos dos agentes. Como alternativa, la composición 200 puede comprender un primer agente 201a (por ejemplo, un agente que incluye al menos insulina) y un segundo agente 201b separado (por ejemplo, un agente que incluye al menos glucagón que no está mezclado con el primer agente). La relación de la cantidad de primer agente 201a y segundo agente 201b administrados a un paciente por el sistema 10 (por ejemplo, una relación molar de insulina/glucagón, o una relación molar de I/G) puede ser predeterminada y/o controlada de otro modo (por ejemplo, controlada a un máximo, mínimo y/o dentro de un intervalo), tal como para lograr un beneficio terapéutico deseado y/o ausencia de eventos adversos para el paciente.

La bomba 100 puede comprender una bomba situada en el exterior del paciente, tal como cuando la bomba 100 incluye un elemento de administración de fluidos 130 que comprende: una aguja integrada (por ejemplo, una aguja colocada a través de la piel en un lugar del cuerpo tal como el espacio subcutáneo (SQ), el espacio intraperitoneal (IP), una vena o una arteria); un equipo de infusión que comprende de una aguja (por ejemplo, una aguja colocada a través de la piel en un lugar del cuerpo como el espacio subcutáneo, el espacio intraperitoneal, una vena o una arteria); y/o un catéter (por ejemplo, un catéter colocado a través de la piel en un lugar del cuerpo tal como el espacio subcutáneo, el espacio intraperitoneal, una vena o una arteria). Como alternativa, la bomba 100 puede comprender una bomba implantable, tal como cuando el elemento de administración de fluidos 130 comprende un catéter, tal como un catéter implantado en el tejido subcutáneo. La bomba 100 puede comprender una bomba implantable que incluye un puerto de recarga accesible a través de la piel del paciente a través de una aguja.

La bomba 100 puede comprender uno o más mecanismos de bombeo, tales como un mecanismo de bombeo 120 seleccionado del grupo que consiste en: un accionamiento de jeringa; un conjunto de bombeo peristáltico; una bomba rotativa; una bomba accionada por resorte; y combinaciones de uno o más de estos. El depósito 150 puede comprender uno o varios depósitos, tales como cuando el depósito 150 comprende una o más: jeringas y/o cámaras (por ejemplo, cámaras comprimibles).

En algunas realizaciones, la composición 200 comprende una coformulación de insulina y glucagón, tal como cuando el depósito 150 comprende un único depósito que proporciona la coformulación. La composición 200 puede comprender una coformulación de glucagón y una insulina hepatopreferencial. Una insulina hepatopreferencial ha mejorado la acción centrada en el hígado, donde el glucagón es un competidor eficaz en condiciones hipoglucémicas. El uso de una insulina hepatopreferencial en una composición 200 coformulada puede configurarse para proporcionar mejores resultados en comparación con una coformulación que incluye insulina no hepatopreferencial, ya que el impacto de la insulina no hepatopreferencial en una forma coformulada sobre la captación de glucosa muscular será más prominente.

En algunas realizaciones, la composición 200 comprende insulina y glucagón con una relación molar I/G por debajo de aproximadamente 6, tal como una relación I/G o por debajo de a aproximadamente 5, por debajo de aproximadamente 4, o por debajo de aproximadamente 3. En algunas realizaciones, la composición 200 comprende insulina y glucagón con una relación molar I/G inferior a 6 pero superior a aproximadamente 1, tal como una relación molar I/G por encima de aproximadamente 2 o por encima de aproximadamente 3. En algunas realizaciones, la composición 200 comprende insulina y glucagón con una relación molar aproximada de I/G como se usa en los estudios del solicitante que se describen a continuación en el presente documento. En algunas realizaciones, la composición 200 puede comprender insulina en una concentración entre aproximadamente 1 mg/ml y aproximadamente 10 mg/ml, tal como entre aproximadamente 3 mg/ml y aproximadamente 5 mg/ml. En algunas realizaciones, la composición 200 puede comprender glucagón en una concentración entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 1 mg/ml, tal como entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 0,8 mg/ml. En algunas realizaciones, la composición 200 comprende insulina y glucagón en las concentraciones usadas en los estudios del solicitante que se describen a continuación en el presente documento. La composición 200 puede administrarse a un sujeto en una cantidad terapéuticamente eficaz para tratar o inhibir simultáneamente la hiperglucemia y para inhibir la hipoglucemia. Por ejemplo, la composición puede administrarse de manera que haga que la insulina se administre a una tasa de infusión de insulina basal entre aproximadamente 0,2-0,6 mU/kg/min, y que haga que el glucagón se administre a una tasa de infusión basal entre aproximadamente 1-4 ng/kg/min. En algunas realizaciones, la composición puede administrarse de manera que haga que la insulina se administre a una tasa de infusión de insulina basal entre aproximadamente 0,3-0,5 mU/kg/min, y que haga que el glucagón se administre a una tasa de infusión basal entre aproximadamente 2-3 ng/ kg/min. Nuestros datos ilustran que una relación molar I/G de 3 proporciona protección contra la hipoglucemia con pocas o ninguna consecuencia negativa con respecto al tratamiento de la hiperglucemia cuando se aumenta la tasa de infusión de insulina para cubrir una comida. Es probable que la relación molar I/G óptima varíe entre 2 y 6, debido a que las relaciones I/G inferiores pueden dar como resultado niveles de glucagón que podrían aumentar la hiperglucemia posprandial, mientras que las relaciones molares I/G superiores pueden proporcionar muy poca protección hipoglucémica. Además, puesto que los análogos de insulina y glucagón pueden tener diferentes potencias de la insulina y el glucagón humanos nativos, las relaciones óptimas tendrían que ajustarse aún más para tener en cuenta las diferentes potencias cuando se usan análogos de insulina y glucagón.

La composición 200 puede comprender además un disolvente que incluye uno o más disolventes no acuosos y/o incluye uno o más disolventes acuosos. En algunas realizaciones, entre aproximadamente el 20 % y aproximadamente el 60 % del disolvente (v/v) puede consistir en uno o más disolventes no acuosos. En algunas realizaciones, al menos un disolvente no acuoso puede ser un disolvente aprótico, que incluye, aunque sin limitación, sulfóxido de dimetilo (DMSO) o N-metilpirrolidona (NMP). El disolvente puede incluir además uno o más disolventes acuosos. En algunas realizaciones, no más de aproximadamente el 40 % del disolvente (v/v) puede consistir en uno o más disolventes acuosos. Por último, en algunas realizaciones, entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 40% del disolvente puede ser propilenglicol (PG), glicerol, o una combinación de PG y glicerol.

En algunas realizaciones, la bomba 100 comprende una bomba con dos depósitos, tal como se muestra en la Figura 1A. El depósito 150a puede configurarse para proporcionar un primer agente 201a (por ejemplo, insulina) mientras que el depósito 150b puede configurarse para proporcionar un segundo agente 201b (por ejemplo, glucagón). En estas realizaciones, la composición 200 comprende el agente 201a y el agente separado (sin mezclar) 201b, en su conjunto. Los agentes 201a y 201b pueden mezclarse antes de entrar y administrarse mediante un único mecanismo de bombeo 120. La concentración de cada uno de los agentes 201a y 201b almacenados en los depósitos 150a y 150b respectivamente, determinará la relación de los componentes clave de cada uno de los agentes (por ejemplo, para administrar una relación molar predeterminada de insulina y glucagón como se describe en el presente documento). Como alternativa, la bomba 100 puede comprender dos mecanismos de bombeo 120 (por ejemplo, los mecanismos 120a y 120b no se muestran, pero son mecanismos controlables independientemente), de modo que el caudal de bombeo pueda configurarse (por ejemplo, programarse o ser programable) para lograr una relación deseada de administración de agente 150a y agente 150b, independientes de sus concentraciones relativas.

En algunas realizaciones, la bomba 100 comprende dos bombas, las bombas 100a y 100b, tal como se muestra en la Figura 1B. La bomba 100a comprende el depósito 150a que puede configurarse para proporcionar un primer agente 201a (por ejemplo, insulina). La bomba 100b puede comprender un segundo depósito 150b que puede configurarse para proporcionar un segundo agente 201b (por ejemplo, glucagón). En estas realizaciones, la composición 200 comprende el agente 201a y el agente separado (sin mezclar) 201b, en su conjunto. La relación de administración del agente 201a y el agente 201b está determinada por la concentración de cada uno de los dos agentes 201a y 201b, así como los caudales programados de cada una de las dos bombas 100a y 100b (por ejemplo, para administrar una relación molar predeterminada de insulina frente a glucagón como se describe en el presente documento).

La composición 200 puede configurarse de modo que su glucagón e insulina trabajen en conjunto para regular estrechamente la glucosa en sangre. La insulina fomenta la eliminación de glucosa de la sangre al tejido muscular y adiposo y también inhibe la producción de glucosa por parte del hígado, reduciendo de este modo los niveles de glucosa en sangre. El glucagón estimula la producción de glucosa hepática, que se libera en el torrente sanguíneo para elevar la glucosa en sangre. En personas con diabetes, tanto la célula beta, que secreta insulina, como la célula alfa, que segrega glucagón, se vuelven defectuosas. Este problema se manifiesta como una deficiencia de insulina que conduce a una menor utilización de la glucosa y a un aumento de la producción de glucosa. Al mismo tiempo, el exceso de glucagón también da como resultado una un aumento de la producción de glucosa. No es sorprendente, por lo tanto, que los enfoques terapéuticos actuales se hayan centrado en mejorar la secreción y la acción de la insulina y bloquear la secreción y la acción del glucagón.

Una de las principales barreras para el tratamiento eficaz de las personas con diabetes es su capacidad defectuosa para responder a la hipoglucemia con una respuesta normal de glucagón, particularmente en personas con diabetes tipo 1 (DT1). Esta deficiencia hace que los pacientes con DT1 sean más susceptibles a la hipoglucemia que el individuo normal (no diabético). Como resultado de este defecto, el nivel de glucosa en sangre en estos pacientes oscila enormemente, presentando tanto marcada hiperglucemia como hipoglucemia, haciendo de este modo que sea muy difícil para estos pacientes controlar adecuadamente su nivel de glucosa en sangre solo con el tratamiento con insulina. Recientemente, los investigadores, usando bombas de insulina de circuito cerrado, han llegado a la conclusión de que el uso de insulina en momentos de alta glucosa en sangre y glucagón en momentos de baja glucosa en sangre puede reducir la magnitud de tanto la hipoglucemia como la hiperglucemia (por ejemplo, como se describe en las publicaciones de Russel, et al enNew England Journal of Medicine,junio de 2014 y Bakhtiani, et al, enDiabetes, Obesity and Metabolism,2013). A pesar del uso de sensores de glucosa en tiempo real y algoritmos sofisticados para activar la infusión de insulina o glucagón en sistemas de circuito cerrado, todavía existe una importante necesidad no satisfecha de reducir dichas oscilaciones en la glucosa en sangre y minimizar los episodios hipoglucémicos.

La composición 200 comprende una relación particular (por ejemplo, relación) entre las cantidades de insulina y glucagón para lograr un efecto terapéutico beneficioso mientras se minimiza la hipoglucemia. La composición 200 puede comprender dicha relación y/o configurarse de otro modo para evitar complicaciones de hiperinsulinemia y/o hiperglucagonemia. En algunas realizaciones, el sistema 10 y la composición 200 se configuran para proporcionar suficiente glucagón al paciente para poder protegerlo contra el riesgo de hipoglucemia en el contexto de hiperinsulinemia o aumento de la administración de insulina. El sistema 10 puede proporcionar glucagón al paciente a una tasa de aproximadamente 2 ng/kg/min. El sistema 10 puede proporcionar glucagón a una tasa de más de 0,5 ng/kg/min, o más de 0,75 ng/kg/min, tal como para proteger contra la hipoglucemia cuando los niveles de insulina son elevados o se aumenta la tasa de infusión. Como alternativa o adicionalmente, el sistema 10 puede proporcionar una tasa de infusión de glucagón inferior a 20 ng/kg/min, para evitar aumentar el riesgo de alteración metabólica y/o toxicidad cardiovascular por exceso de glucagón. En algunas realizaciones, el sistema 10 y la composición 200 proporcionan una tasa de infusión de insulina configurada para mantener la homeostasis de la glucosa frente a los niveles de infusión de glucagón previamente definidos. La composición 200 puede comprender una relación entre 1:1 y 6:1 de insulina humana:glucagón humano, tal como una relación de entre aproximadamente 1:1 y 5:1, entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 6:1, o entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 5:1, tal como para reducir la eficacia de la glucosa, así como para reducir el riesgo de hipoglucemia. En algunas realizaciones, el sistema 10 puede configurarse para administrar menos de 3,2 mU/kg/min de insulina (por ejemplo, insulina humana), para reducir el potencial de administración de un exceso de insulina que no puede ser superado por ninguna cantidad de glucagón.

En algunas realizaciones, el sistema 10 proporciona glucagón a una tasa mínima que está configurada para ser suficiente para la protección contra la hipoglucemia en condiciones de hiperinsulinemia sin causar toxicidad por hiperglucagonemia, tal como una tasa por encima de 10 ng/kg/min o una tasa por encima de 20 ng/kg/min que podría administrarse por vía subcutánea. En algunas realizaciones, la composición 200 comprende insulina:glucagón en una relación configurada para permitir una mejor homeostasis de la glucosa en el contexto del glucagón administrado por el sistema 10 a través de la composición 200. Mediante la administración de una composición 200 que comprende una relación molar fija, el sistema 10 proporciona protección contra la hipoglucemia incluso si el sistema 10 administrase un bolo de insulina (por ejemplo, a través de la bomba 100).

El solicitante ha realizado estudios, los cuales han demostrado que la forma en que interactúan el glucagón y la insulina para controlar la producción de glucosa en el hígado está influenciada por el nivel de glucosa en plasma predominante. Por ejemplo, el incremento de tanto los niveles de insulina como de glucagón 4 veces sobre una base molar en condiciones euglucémicas da como resultado que la acción de la insulina domine la acción del glucagón. De hecho, la capacidad de un aumento de glucagón de 4 veces para estimular la producción de glucosa hepática se reduce en un 80 % cuando el nivel de insulina también aumenta 4 veces. Lo contrario ocurre en condiciones hipoglucémicas. El solicitante ha demostrado que, en condiciones hipoglucémicas, el glucagón se vuelve 3 veces más eficaz en presencia de glucosa baja que en condiciones euglucémicas, incluso en presencia de altos niveles de insulina. Se ha demostrado que la hipoglucemia desconecta la señalización de la insulina en el hígado, permitiendo así que el glucagón funcione mejor. Esta eficacia mejorada del glucagón conduce a la paradójica posibilidad de que la administración conjunta de insulina y glucagón proporcione una ventaja terapéutica.

Los presentes conceptos inventivos descritos en el presente documento enseñan que la administración conjunta o la coformulación de insulina y glucagón en la proporción correcta permite un tratamiento más agresivo y aún seguro de pacientes con DT1, proporcionando un mejor control a largo plazo de los niveles de azúcar en sangre. Durante el consumo de comida y la glucemia elevada, los sistemas, composiciones y métodos de los presentes conceptos inventivos proporcionan una dosis prandial de insulina y glucagón en la que los dos se aumentan proporcionalmente, donde el impacto de la insulina extra anula el impacto del glucagón extra. Durante los períodos de bajos niveles de azúcar en sangre, por otro lado, la insulina elevada sería menos eficaz en el hígado, permitiendo que el glucagón extra impulse una mayor producción de glucosa, limitando de este modo la hipoglucemia y reduciendo la necesidad de activación del sistema nervioso simpático. Los presentes conceptos inventivos proporcionan la administración conjunta y/o la coformulación de glucagón e insulina que limita estas excursiones glucémicas, mejorando de este modo los niveles de HbAlc y reduciendo las complicaciones diabéticas del paciente.

La presente divulgación proporciona: usar coinfusiones de relaciones definidas de insulina y glucagón para el control de la glucosa en sangre; usar una mezcla de insulina y glucagón coformulada para el control de la glucosa en sangre; el uso de una mezcla de insulina y glucagón para reducir la insuficiencia autonómica asociada a la hipoglucemia (HAAF); el uso de una mezcla de insulina y glucagón para prevenir el aumento de peso mediado por insulina; el uso de una mezcla de insulina y glucagón para limitar la acumulación de grasa en el hígado. Los presentes conceptos inventivos reducen de manera segura la variabilidad glucémica en pacientes de DT1, permitiendo de este modo un tratamiento más agresivo que conduce a mejores niveles de HbAlc y a una reducción de las complicaciones para el paciente. Como se describe en el presente documento, la insulina de los presentes conceptos inventivos puede incluir insulina, análogos de insulina, y una insulina preferentemente sesgada, tal como la insulina hepatopreferencial.

Normalmente, la insulina y el glucagón se secretan en la vena porta hepática de modo que el hígado está expuesto a un nivel de 2 a 3 veces mayor que cualquier otro tejido. Después de un ayuno nocturno, la relación de secreción molar I/G basal es de aproximadamente 10, pero puede variar desde un nivel bajo (por ejemplo, aproximadamente 0) hasta un nivel alto (por ejemplo, aproximadamente 240) en un estado de hipoglucemia o hiperglucemia, respectivamente. En los experimentos preliminares del solicitante, se demostró que cuando las dos hormonas se infunden periféricamente, se requiere una relación molar de aproximadamente 3-4 para mantener el metabolismo normal de la glucosa en ayunas cuando la tasa de infusión de glucagón era de 1,6 ng/kg/min. Los estudios incluyeron el examen de la capacidad de un incremento de la insulina para provocar hipoglucemia o prevenir la hiperglucemia, administrando la composición 200 con una relación I/G de aproximadamente 20 y aproximadamente 4.

El solicitante ha realizado estudios emparejados (experimentos A y B) en cada uno de los cuatro sujetos conscientes (caninos), indicados sujetos 1,2, 3 y 4, en apoyo del valor clínico de la administración conjunta de insulina y glucagón elevados. Los resultados de estos estudios se muestran en las Figuras. 2 -15. En los sujetos 1 y 2, se tomó el control del páncreas endocrino a los 0 min administrando somatostatina para inhibir la secreción endógena de insulina y glucagón, y reemplazando ambas hormonas por infusión a través de una vena de la pata. Se infundió glucagón a 1,6 ng/kg/min (aproximadamente 3 veces su tasa de secreción normal), y se infundió insulina según fuera necesario para mantener la euglucemia. En el sujeto 1 se requirieron 200-240 pU/kg/min, mientras que en el sujeto 2 se requirieron 340-380 pU/kg/min. En el período de prueba (140-320 min) del Experimento A (véase la Figura 2) en el sujeto 1, la insulina y el glucagón plasmáticos se incrementaron 4 veces, mientras que en el Experimento B sobre el mismo sujeto, la insulina se incrementó 4,8 veces y el glucagón se mantuvo en 1,6 ng/kg/min. En el sujeto 2, tanto la insulina como el glucagón se aumentaron 5,3 veces en el experimento B, mientras que en el experimento A la insulina se aumentó 5,8 veces mientras que el glucagón se mantuvo basal (sin cambios). De esta manera, se evaluó el efecto protector del aumento de glucagón (4 veces basal en el sujeto 1 y 5,3 veces basal en el sujeto 2) sobre la hipoglucemia impulsada por la insulina.

La Figura 3 ilustra datos que muestran las excursiones de glucosa en plasma evidentes en el período de prueba de los experimentos anteriores. El glucagón extra tendió a retardar la caída de la glucosa plasmática en un sujeto, pero lo que es más importante, hizo que la glucosa plasmática se recuperara hasta casi 60 mg/dl en ambos sujetos (experimentos de referencia 1A, 2B que se muestra en la Figura 3). El mismo aumento de la insulina, cuando se produjo en presencia de glucagón basal, provocó hipoglucemia sostenida de aproximadamente 40 mg/dl y aproximadamente 50 mg/dl, en los experimentos 1B y 2A, respectivamente.

La Figura 4 ilustra datos que muestran que el efecto inhibitorio de la insulina sobre la producción neta de glucosa hepática (NHGO) estaba claramente mitigado por la presencia de glucagón extra (como se muestra en 1A y 2B).

La Figura 5 ilustra datos que muestran que el nivel de insulina plasmática dentro del hígado fue similar en ambos experimentos en el sujeto 1, y que en el sujeto 2 la insulina plasmática fue ligeramente superior en el Experimento B que en el A. Este resultado con el sujeto 2 indica que los datos mostrados en la Figura 3 son aún más notables, debido a que el grado de hipoglucemia en el experimento B en el sujeto 2 se redujo aunque el nivel de insulina en plasma era algo más alto en ese sujeto.

La Figura 6 ilustra los datos que confirman que el glucagón en plasma permaneció basal en los experimentos 1B y 2A, pero incrementó en los experimentos 1A y 2B (debido a los aumentos de 4 y 5,3 veces en la infusión de glucagón, respectivamente).

La Figura 7 ilustra datos que muestran que el nivel de cortisol plasmático cayó en los experimentos 1A y 2B, cuando la glucosa volvió a 60 mg/dl. Los datos también muestran que la excursión de epinefrina plasmática arterial se redujo cuando se elevó el glucagón (1A, 2B), indicando una reducida respuesta del sistema nervioso simpático a la hipoglucemia. Por consiguiente, la respuesta lipolítica también se redujo como lo demuestra un incremento mucho menor de FFA plasmático en el experimento 1A y 2B (como se muestra en la Figura 8). De forma similar, el impulso simpático al músculo se abrogó en presencia de un aumento de glucagón (1A, 2B), dando como resultado aumentos mucho menores en los niveles de lactato en sangre. Como era de esperar, los aumentos de insulina ± glucagón provocaron la caída del nivel de alanina en sangre (como se muestra en la Figura 9).

Claramente, cuando el glucagón y la insulina incrementaron proporcionalmente (en lugar del aumento de la insulina de forma aislada), la presencia de glucagón extra mitigó la respuesta hipoglucémica atribuible a la insulina, y redujo la activación del sistema nervioso que, de otro modo, se habría requerido para proteger el nivel de azúcar en sangre. Por tanto, la mejora de la hipoglucemia se produjo a pesar de la reducida activación del SNC. Por lo tanto, estos datos sugieren que los presentes conceptos inventivos pueden usarse para reducir la insuficiencia autonómica asociada a la hipoglucemia (HAAF).

En algunas realizaciones, la coformulación de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos no solo limita la hipoglucemia, sino también altera significativamente la captación posprandial de glucosa por parte del hígado. Este doble beneficio se demostró en dos sujetos (sujetos 3 y 4). Como en los sujetos 1 y 2, se produjo un pinzamiento ("clamp") pancreático administrando somatostatina para inhibir la secreción de insulina y glucagón, y reemplazando tanto el glucagón a 1,6 ng/kg/min como la insulina (290 pU/kg/min en el sujeto 3 y 280-350 pU/kg/min en el sujeto 4) en una vena de la pata, según fuera necesario para mantener la euglucemia (véase la Figura 2). A los 140 minutos, la tasa de infusión de insulina se aumentó 4 o 6 veces mientras que el glucagón se mantuvo sin cambios (3B, 4A) o se aumentó 4 o 6 veces (3A, 4B). Al mismo tiempo, se infundió glucosa a través de una vena de la pata para duplicar el nivel de azúcar en sangre (aproximadamente 200 mg/dl).

La Figura 10 ilustra datos que muestran que el nivel de glucosa plasmático incrementó hasta >200 mg/dl en los cuatro experimentos. La Figura 11 ilustra datos que muestran que el hígado cambió de producción neta de glucosa hepática a captación neta de glucosa hepática (NHGU) en respuesta al estímulo combinado de hiperinsulinemia e hiperglucemia. El glucagón extra inicialmente retardó un poco el aumento de NHGU, pero en la última hora del experimento NHGU no fue apreciablemente diferente (2,8 frente a 3,1 mg/kg/min en el sujeto 3; 4,8 frente a 5,1 mg/kg/min en el sujeto 4 en presencia o ausencia de glucagón extra, respectivamente).

La Figura 12 ilustra los datos que muestran que los incrementos en la insulina plasmática fueron iguales en los dos experimentos en el sujeto 3 y que la insulina fue ligeramente mayor en presencia de glucagón basal en el sujeto 4, lo que hace que los datos del balance de glucosa sean aún más impresionantes, puesto que la insulina extra debería haber aumentado aún más la NHGU.

La Figura 13 ilustra datos que muestran que el glucagón plasmático estaba realmente elevado en los experimentos 3A y 4B, pero no en los 3B y 4A.

La Figura 14 ilustra datos que muestran que la supresión de la lipólisis fue equivalente en los cuatro experimentos, como se indica por cambios indistinguibles en FFA y glicerol plasmáticos (no se muestran los datos de glicerol). Asimismo, ni el incremento del lactato plasmático ni el cambio en el nivel de alanina en sangre fueron diferentes en los cuatro experimentos (como se muestra en las Figuras 14 y 15).

Por tanto, la presencia de glucagón extra tuvo poco o ningún impacto sobre la capacidad del hígado para captar y almacenar glucosa en condiciones hiperinsulinémicas/hiperglucémicas. Por tanto, estos datos muestran que elevar el glucagón en presencia de insulina elevada limita la hipoglucemia inducida por insulina sin mitigar apreciablemente la capacidad de la insulina para inhibir la lipólisis o provocar la captación neta de glucosa hepática en condiciones hiperglucémicas.

Normalmente, la insulina y el glucagón se secretan en la vena porta hepática de modo que el hígado está expuesto a un nivel de 2 a 3 veces mayor que cualquier otro tejido. Después de un ayuno nocturno, la relación de secreción molar I-G basal es de aproximadamente 10, pero puede variar mucho dependiendo de la presencia de hipoglucemia o hiperglucemia, así como otros factores. En experimentos preliminares, la tasa de infusión de glucagón por vena periférica se fijó en 1,6 ng/kg/min (0,45 pmol/kg/min; 3 veces su tasa de secreción basal en la vena porta). Entonces, se estableció que requería una tasa de infusión periférica de insulina (de 1,62 pmol/kg/min; relación molar I/G de aproximadamente 3,7) para mantener el metabolismo normal de la glucosa en ayunas. Teniendo esto en cuenta, los experimentos examinaron la capacidad de un aumento en la infusión de insulina para provocar hipoglucemia cuando el glucagón se incrementaba proporcionalmente a la insulina (una relación molar I/G de 3-5) o cuando se mantenía en 1,6 ng/kg/min (una relación molar I/G de 12-25).

Se realizaron estudios apareados en cuatro sujetos conscientes (caninos) para probar la hipótesis de que elevar simultáneamente la insulina y el glucagón (por ejemplo, manteniendo la relación molar I/G a un valor basal) en lugar de incrementar solo la insulina y, por tanto, incrementar la relación molar I/G, limitaría la hipoglucemia inducida por insulina. En los sujetos 1, 2 y 5, el control del páncreas endocrino a los 0 min se estableció administrando somatostatina para inhibir la secreción endógena de insulina y glucagón, y ambas hormonas se reemplazaron infundiendo las hormonas a través de una vena de la pata de cada sujeto. Los experimentos incluyeron la infusión de glucagón a 1,6 ng/kg/min (aproximadamente 3 veces su tasa de secreción normal), y se infundió insulina según fuera necesario para mantener la euglucemia. En el sujeto 1, se requirieron 200-240 pU/kg/min; en el sujeto 2, se requirieron 340-380 pU/kg/min; y en el sujeto 5, se requirieron 220-380 pU//kg/min. En el período de prueba (140-320 min) del Experimento A (Figura l6 ) en el sujeto 1, la insulina plasmática se incrementó 4 veces y el glucagón se incrementó 4 veces, mientras que en el Experimento B la insulina se incrementó 4,8 veces y el glucagón se mantuvo sin cambios (a 1,6 ng/kg/min). En el sujeto 2, tanto la insulina como el glucagón se aumentaron 5,3 veces en el experimento B, mientras que en el experimento A la insulina se aumentó 5,8 veces y el glucagón se mantuvo basal. En el sujeto 5, la insulina se aumentó 4 veces en el experimento A y 6,9 veces en el experimento B mientras que el glucagón se mantuvo en 1,6 ng/kg/min en el experimento A y se aumentó 6,9 veces en el experimento B. De esta manera, se realizó una evaluación del efecto protector del aumento de glucagón sobre la hipoglucemia impulsada por la insulina. En el sujeto 6, no hubo período de pinzamiento basal, pero durante el período de prueba (140-320 min) la infusión de insulina se aumentó 5 veces y la infusión de glucagón se mantuvo en 1,6 ng/kg/min o se aumentó 5 veces.

Las Figuras 17-24 representan los datos de los ocho experimentos descritos anteriormente. Las Figuras 17, 19, 21 y 23 ilustran los datos de glucosa del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas de los períodos experimentales (barras en blanco). En el período de control, la glucosa plasmática, la producción neta de glucosa hepática, la insulina y el glucagón fueron iguales en los dos experimentos en cada sujeto. En el período experimental del sujeto 1 (Figura 17) el nivel de insulina fue equivalente en ambos experimentos, pero en un caso el glucagón se mantuvo basal (relación molar I/G de 12) mientras que en el otro aumentó notablemente manteniendo una relación molar I/G de 3. El incremento del glucagón proporcionalmente a la insulina estimuló la producción neta de glucosa hepática y esto redujo sustancialmente la caída en el nivel de glucosa plasmática (aproximadamente 8 mg/dl).

Haciendo referencia a la Figura 17,se ilustran los datos del sujeto 1. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. Se infundió insulina en una vena de la pata del sujeto 1 durante 3 horas a una tasa 4x su tasa de secreción basal (B) junto con una infusión de glucagón a una tasa basal (Relación I/G de 12) o una tasa 4xB (Relación I/G de 3). La caída de la glucosa inducida por la insulina se redujo por el glucagón extra (un punto más bajo de 42 ± 1 frente a 50 ± 3 mg/dl) como resultado del aumento de la producción de glucosa hepática impulsada por el glucagón (2,8 ± 0,2 frente a 1,9 ± 0,2 mg/kg/min). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

Haciendo referencia a la Figura 19,se ilustran los datos del sujeto 2. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. Se infundió insulina en una vena de la pata del sujeto 2 durante 3 horas a una tasa 6x su tasa de secreción basal (B) junto con una infusión de glucagón a una tasa basal (relación I/G de 25) o una tasa 6xB (relación I/G de 5). La caída de la glucosa inducida por la insulina se redujo por el glucagón extra (un punto más bajo de 52 ± 1 frente a 57 ± 3 mg/dl) como resultado del aumento de la producción de glucosa hepática impulsada por el glucagón (2,3 ± 0,2 frente a 4,6 ± 1,4 mg/kg/min). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

Haciendo referencia a la Figura 21,se ilustran los datos del sujeto 5. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. Se infundió insulina en una vena de la pata del sujeto 5 durante 3 horas a una tasa 7x su tasa de secreción basal (B) junto con una infusión de glucagón a una tasa basal (relación I/G de 19) o una tasa 7xB (relación I/G de 3). La caída de la glucosa inducida por la insulina se redujo por el glucagón extra (un punto más bajo de 39 ± 1 frente a 40 ± 1 mg/dl) como resultado del aumento de la producción de glucosa hepática impulsada por el glucagón (0,7 ± 0,2 frente a 1,4 ± 0,2 mg/kg/min). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

Haciendo referencia a la Figura 23,se ilustran los datos del sujeto 6. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. Se infundió insulina en una vena de la pata del sujeto 6 durante 3 horas a una tasa 5x su tasa de secreción basal (B) junto con una infusión de glucagón a una tasa basal (Relación I/G de 19) o una tasa 5xB (Relación I/G de 4). La caída de glucosa inducida por la insulina no se modificó por el glucagón extra (un punto más bajo de 45 ± 2 frente a 46 ± 2 mg/dl) y no se midió la producción neta de glucosa hepática. Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

Las Figuras 18, 20, 22 y 24 ilustran que cuando un incremento del glucagón acompañó al aumento de la insulina, hubo una reducción en el cortisol y la epinefrina en la sangre que dio como resultado una respuesta lipolítica reducida en la grasa, y una respuesta glucogenolítica reducida en el músculo. La Figura 18 ilustra datos que muestran que el aumento de glucagón (relación molar I/G de 3) y/o la reducción de la caída de la glucosa plasmática dieron como resultado una reducción de la liberación de cortisol y la secreción de epinefrina asociadas a la hipoglucemia. Esto, a su vez, redujo el efecto lipolítico impulsado por la hipoglucemia (menor aumento de NEFA) y el incremento de la glucogenólisis muscular asociado a la hipoglucemia (menor aumento del lactato en sangre). El mismo patrón se observó en el sujeto 2 (Figuras 19 y 20) con la excepción de que la protección hipoglucémica fue menor (5 mg/dl) y la reducción en la respuesta del sistema nervioso simpático también fue algo menor en comparación con la del sujeto 1. El mismo patrón se observó en el sujeto 5, (Figuras 21 y 22) con la excepción de que hubo poca protección hipoglucémica (aproximadamente 1 mg/dl) provocada por la relación molar I/G inferior, pero aún hubo una reducción sustancial en la respuesta del sistema nervioso simpático a la hipoglucemia. Asimismo, en el sujeto 6 (Figuras 23 y 24), la protección contra la hipoglucemia fue mínima, pero hubo una disminución drástica en la respuesta del sistema nervioso simpático a la hipoglucemia en presencia de glucagón elevado (es decir, una relación molar I/G baja).

Haciendo referencia a la Figura 18,se ilustran los datos del sujeto 1. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. El incremento de la infusión de insulina en presencia de un incremento proporcional de la infusión de glucagón (en lugar de mantener el glucagón basal) dio como resultado una reducción a la mitad de la respuesta del sistema nervioso autónomo a la hipoglucemia (Epi 1.130 ± 122 frente a 668 ± 100 pg/ml y Cortisol 8,0 ± 0,9 frente a 4,6 ± 1,3 pg/dl) y, por consiguiente, un aumento mucho menor de la lipólisis (NEFA; A 865 frente a A 385 pmol/l) y glucogenólisis muscular (lactato A 662 frente a A 64 pmol/l). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

A continuación, haciendo referencia a la Figura 20,se ilustran los datos del sujeto 2. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. El incremento de la infusión de insulina en presencia de un incremento proporcional en la infusión de glucagón (en lugar de mantener el glucagón basal) dio como resultado una reducción de la respuesta del sistema nervioso autónomo en 1/3 a la hipoglucemia (Epi 3.318 ±523 frente a 2.449 ± 547 pg/ ml y cortisol 6,4 ± 0,8 frente a 4,5 ± 1,3 pg/dl) y, por consiguiente, un aumento mucho menor de la lipólisis (NEFA; A 121 frente a A 9 pmol/l) y glucogenólisis muscular (lactato A 1690 frente a A 1162 pmol/l). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

A continuación, haciendo referencia a la Figura 22,se ilustran los datos del sujeto 5. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. El incremento de la infusión de insulina en presencia de un incremento proporcional en la infusión de glucagón (en lugar de mantener el glucagón basal) dio como resultado una reducción de la respuesta del sistema nervioso autónomo en 1/3 a la hipoglucemia (Epi 1.841 ± 393 frente a 1.207 ± 300 pg/ ml y cortisol 10,5 ± 0,8 frente a 8,8 ± 1,2 pg/dl) y, por consiguiente, un aumento mucho menor de la lipólisis (NEFA; A 242 frente a A 0 pmol/l) y glucogenólisis muscular (lactato A 575 frente a A 253 pmol/l). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

A continuación, haciendo referencia a la Figura 24,se ilustran los datos del sujeto 6. Se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino durante el período experimental. El incremento de la infusión de insulina en presencia de un incremento proporcional de la infusión de glucagón (en lugar de mantener el glucagón basal) dio como resultado una reducción a la mitad de la respuesta del sistema nervioso autónomo a la hipoglucemia (Epi 3.060 ± 450 frente a 1.334 ± 195 pg/ml y Cortisol 9,3). ± 1,2 frente a 4,8 ± 1,4 pg/dl) y, por consiguiente, un reducido aumento de la lipólisis (NEFA; A 182 frente a A 68 pmol/l) y glucogenólisis muscular (Lactato A 396 frente a A 105 pmol/l). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

En su conjunto, estos datos muestran que provocar hiperinsulinemia en presencia de glucagón proporcionalmente alterado (relación molar I/G baja constante) puede reducir la profundidad de la hipoglucemia en la mayoría de los sujetos caninos y, lo que es más importante, puede reducir la dependencia del sistema nervioso simpático para la defensa del azúcar en sangre en todos los animales. La elevación del glucagón en paralelo con la insulina redujo la respuesta hipoglucémica a la insulina mientras que, al mismo tiempo, redujo la dependencia del sistema nervioso simpático para la defensa del azúcar en sangre. Cabe destacar que cuando la glucosa plasmática está en los 40, pequeñas diferencias en la glucemia (2-5 mg/dl) pueden tener un impacto drástico en la respuesta hormonal contrarreguladora a la hipoglucemia inducida por insulina. Por tanto, incluso una pequeña disminución en la magnitud de la caída de glucosa es clínicamente significativa.

Si mantener una relación molar I/G baja frente a la aumentada administración de insulina protege contra la hipoglucemia y/o la respuesta a la misma, surge la pregunta de si alteraría la acción de la insulina en una situación hiperglucémica. El solicitante llevó a cabo experimentos emparejados en dos de los sujetos (sujeto 3 y 4). El protocolo (como se muestra en la Figura 25) consistió en un período de pinzamiento de 140 min (como en los estudios hipoglucémicos descritos anteriormente), seguido de un período experimental en el que la glucosa se fijó en aproximadamente 210 ng/dl y en el que la insulina se aumentó de 4 a 5,7 veces, mientras que el glucagón se mantuvo a un nivel basal (sin cambios desde 1,6 ng/kg/min) o se aumentó (4 o 6 veces).

Las Figuras 26 y 27 ilustran datos similares y muestran que la captación neta de glucosa hepática, la supresión lipolítica y los niveles de lactato prácticamente no se vieron afectados por el glucagón extra. Por tanto, la coinfusión de insulina y glucagón en una relación molar I/G baja (por ejemplo, 3-5) protege contra la hipoglucemia sin tener un efecto perjudicial sobre la captación de glucosa hepática en condiciones hiperglucémicas.

A continuación, haciendo referencia a la Figura 26,se ilustran los datos del sujeto 3. Durante el período experimental, se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino. Se infundió insulina a una tasa 4x basal (B) durante 3 horas, junto con glucagón 1xB o 4xB. El nivel de glucosa se fijó en aproximadamente 210 mg/dl. El glucagón extra (4xB frente a 1xB, respectivamente, que cambió la relación molar I/G de 16 a 4) no tuvo impacto sobre el cambio de la producción neta de glucosa hepática (1,5 ± 0,1 mg/kg/min) a la captación (2,4 ± 0,2 frente a 3,0 ± 0,2 mg/kg/min), ni sobre la supresión de NEFA plasmático (567 ± 3 pmol/l a 116 ± 21 frente a 89 ± 10 pmol/l), ni en el aumento del lactato en sangre (582 ± 51 pmol/l a 1141 ± 40 frente a 1040 ± 65 pmol/l). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

A continuación, haciendo referencia a la Figura 27,se ilustran los datos del sujeto 4. Durante el período experimental, se infundió somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino. Se infundió insulina a una tasa 6x basal (B) durante 3 horas, junto con glucagón 1xB o 6xB. El nivel de glucosa se fijó en aproximadamente 210 mg/dl. El glucagón extra (6xB frente a 1xB, respectivamente, que cambió la relación molar I/G de 16 a 4) no tuvo impacto sobre el cambio de la producción neta de glucosa hepática (1,52,4 ± 0,2 mg/kg/min) a la captación (4,9 ± 0,3 frente a 4,2 ± 0,4 mg/kg/min), ni sobre la supresión de NEFA plasmático (371 ± 94 pmol/l a 47 ± 10 frente a 41 ± 3 pmol/l), ni sobre el incremento del lactato en sangre (819 ± 182 pmol/l a 1.040 ± 74 frente a 845 ± 38 pmol/l). Los datos son del período de control (barras rayadas) y las últimas 2 horas del período experimental (barras sólidas).

Las Figuras 28 a 34 ilustran los datos medios de los 4 sujetos hipoglucémicos y los 2 sujetos hiperglucémicos (descritos anteriormente), trazados en la gráfica en función del tiempo. En los sujetos hipoglucémicos, el incremento de la insulina (aproximadamente 50 pU/ml) fue similar tanto si el glucagón aumentaba proporcionalmente (relación molar I/G 3-5) como si no (relación molar I/G 12-25). El glucagón o bien aumentó aproximadamente 180 pg/ml o no cambió significativamente.

La Figura 29 ilustra datos que muestran que, en presencia de glucagón elevado, hubo una reducción en la caída de la glucosa plasmática inducida por la insulina. Esta reducción estaba asociada a, y probablemente causada por, un aumento en la producción neta de glucosa hepática. Las respuestas de epinefrina y cortisol a la hipoglucemia se redujeron cuando se elevó el glucagón (como se muestra en la Figura 30). De forma similar, el incremento de los NEFA (lipólisis) y el lactato en sangre (glucogenólisis muscular) impulsado por la hipoglucemia se redujo por la presencia de glucagón extra (como se muestra en la Figura 31).

Las Figuras 32-34 ilustran los datos medios a lo largo del tiempo para los estudios hiperglucémicos. Una vez más, el incremento de la insulina fue similar tanto si el glucagón estaba elevado como si no. El nivel de glucosa en plasma se fijó en aproximadamente 210 mg/dl en ambos protocolos. En respuesta al incremento de la insulina y la glucosa, el hígado cambió de producción neta de glucosa a captación. La transición a captación neta de glucosa hepática ocurrió algo más lentamente cuando el glucagón estaba elevado, pero durante los últimos 90 minutos del período experimental no hubo diferencia en la captación neta de glucosa hepática. De forma similar, la caída de FFA (lipólisis) y el incremento de lactato (derrame de lactato del hígado) fueron casi idénticos. Por tanto, una composición 200 con una baja relación molar I/G, podría proteger de la hipoglucemia sin alterar apreciablemente la captación hepática de glucosa en condiciones hiperglucémicas.

Los estudios adicionales del solicitante incluyen la administración conjunta de insulina y glucagón por vía subcutánea. Los experimentos se llevaron a cabo usando dos bombas de infusión, tales como las bombas de infusión 100a y 100b descritas anteriormente en referencia a la Figura 1B. Cada uno de los primeros 8 experimentos de este tipo (2 en cada uno de los 4 sujetos, sujetos 7, 8, 9 y 10) consistió en un período de control (-30 a 0 min) seguido de un período (0 180 min) en el que se infundió somatostatina para inhibir el páncreas endocrino. Al mismo tiempo, se dieron infusiones basales de insulina (0,3 o 0. 4 mU/kg/min) y glucagón (1,6 a 2,0 ng/kg/min). El objetivo era fijar el nivel de glucosa en plasma a un valor basal. Claramente, la somatostatina inhibió rápidamente la secreción endógena de insulina y glucagón y las infusiones subcutáneas no lograron restaurar los niveles hormonales basales de manera oportuna. Tanto los niveles plasmáticos de glucagón como los de insulina cayeron inicialmente (15 min) y tardaron 1-2 horas en recuperarse. En cuatro experimentos adicionales sobre otro sujeto (sujeto 11), el inicio de la infusión de somatostatina se retrasó 60 o 90 min para evitar la caída transitoria de insulina y glucagón. La tasa de infusión de insulina de 0,4 mU/kg/min produjo un nivel promedio de insulina plasmática arterial de 10-12 pU/ml al final del período basal, aunque el valor promedio de sujeto a sujeto osciló entre 1 y 28 pU/ml. Por tanto, además de los problemas relacionados con el retraso en el incremento de la insulina plasmática, la variabilidad inherente evidente al usar la vía subcutánea de administración era alta. No obstante, una tasa de infusión de insulina de 0,4 mU/kg/min (en promedio) fue adecuada para el reemplazo basal.

Después del período de pinzamiento basal, se produjo un aumento de 4 veces en la tasa de infusión de insulina, mientras que el glucagón o bien se aumentó 4 veces o se mantuvo basal. Por tanto, la relación molar I/G fue de 3,8 o 15,0 en el sujeto 7, 4 o 16 en el sujeto 8, 9, 10 y 11A y B y 2,9 y 11,5 en el sujeto 11 C y D (Figuras 35, 36). Dado el sujeto a la variación del sujeto, los datos eran valores medios de cuatro sujetos, uno de los cuales (sujeto 15) fue estudiado dos veces, a pesar de las sutiles diferencias en el diseño experimental. Los datos de un sujeto no se incluyeron debido a que su nivel de azúcar en sangre cayó por debajo de 40 mg/dl y requirió pinzamiento de la glucosa, impidiendo así que el nivel de glucosa fuera un criterio de valoración válido. Después del período inicial, se aumentó la tasa de infusión de insulina y la insulina plasmática incrementó de manera similar en ambos grupos hasta aproximadamente 45 pU/ml (Figura 37). Claramente, el nivel de glucagón plasmático incrementó a casi 150 pg/ml en el grupo con una relación I/G de 4, mientras que no cambió en el grupo con una relación I/G de 16 (Figura 38). Como resultado, la glucosa plasmática cayó en ambos grupos, pero en presencia de una relación molar I/G de 4, la caída se retrasó y disminuyó (Figura 39). Cuando se ajustó por la diferencia con el valor inicial y se trazó en la gráfica en una escala aumentada, la caída de la glucosa plasmática fue aproximadamente 10 mg/dl menor en el grupo con inferior relación molar I/G (Figura. 40). Como con los experimentos de infusión IV descritos en el presente documento, la inferior relación molar I/G se asoció a respuestas reducidas de epinefrina y cortisol a la hipoglucemia (Figura 41; los datos son valores medios de la última hora del período hipoglucémico).

Otros estudios que usaron infusión subcutánea de hormonas examinaron el impacto de mantener la relación molar I/G de 4 frente a 16 sobre la capacidad del sujeto para responder a una infusión IV de glucosa a 10 mg/kg/min en una vena de la pata (Figura 42). Una vez más, el experimento consistió en un período de control (-30 a 0 min), un período de pinzamiento basal (0-150 min) y un período de infusión de glucosa (150-360 min). Se infundió somatostatina comenzando en los 0 min para inutilizar el páncreas endocrino y la insulina y el glucagón por vía subcutánea a tasas de 0,4 mU/kg/min y 2 ng/kg/min, respectivamente (relación molar I/G de 4,1). Hubo una ligera caída de la glucosa plasmática durante el período basal (Figura 43), como se demostró en el mismo período de los estudios hipoglucémicos subcutáneos. A los 150 minutos, se inició la infusión de glucosa y la tasa de infusión de insulina se cuadriplicó mientras que la infusión de glucagón o bien se cuadruplicó o se dejó en el nivel basal creando relaciones molares I/G de 4,1 o 16,2, respectivamente. La excursión de la glucosa fue ligeramente superior en el grupo con una relación I/G de 4, pero esto era atribuible a una diferencia en el valor inicial de 150 min (Figura 43) de modo que cuando los datos se representaron en la gráfica como cambio desde el valor inicial (Figura 44) no hubo ningún efecto del glucagón extra. Como puede observarse en la Figura 45, el incremento de la insulina plasmática fue idéntico en los dos grupos, mientras que el glucagón incrementó en el grupo con una relación I/G de 4 pero no en el grupo con una relación I/G de 16 (Figura 46).

Los estudios adicionales del solicitante incluyen la administración de una coformulación de insulina y glucagón por vía subcutánea. Los datos de estos experimentos se ilustran en las Figuras 47-48. En el sujeto 12, se realizaron dos experimentos (A y B). En el experimento A, se infundió una solución coformulada de glucagón e insulina en dimetilsulfóxido (DMSO) con una relación molar I/G de 12 a una tasa de aproximadamente 20 microlitros/h (glucagón 2,6 ng/kg/min e insulina 1,6 mU/kg/min) a través de un catéter colocado en tejido subcutáneo el día del estudio. Durante el período de infusión, la glucosa plasmática fue bajando a partir de los 30 minutos aproximadamente, finalmente se estabilizó durante la última hora en aproximadamente 44 mg/dl (véase la Figura 47). A continuación, el estudio se repitió en un segundo día usando otra solución de glucagón e insulina coformulada en DMSO con una relación molar I/G de 3. Esta coformulación también se infundió a aproximadamente 20 microlitros/h (glucagón 10,2 ng/kg/min e insulina 1,6 mU/kg/min). En este caso, hubo un incremento inicial en la glucosa seguido de una caída hasta un valor mínimo a los 150 minutos, similar a la observada en el experimento A. A continuación, sin embargo, el nivel de glucosa plasmática aumentó y se estabilizó en aproximadamente 56 mg/dl (véase la Figura 47). Por tanto, como ocurría con la infusión subcutánea independiente de insulina y glucagón, el grado de hipoglucemia provocado por el incremento de la insulina se redujo notablemente por el aumento concomitante de glucagón. Los niveles de insulina en plasma fueron similares en los dos experimentos (35 frente a 31 pU/ml durante la última hora) mientras que el glucagón permaneció bajo (60 pg/ml) en el experimento A e incrementó hasta 121 pg/ml en el experimento B (véase la Figura 48). Estos datos establecieron dos principios importantes. En primer lugar, es claramente posible coformular insulina y glucagón en un disolvente que sea compatible entre sí de modo que estas hormonas peptídicas se puedan administrar conjuntamente en una solución. En segundo lugar, la respuesta biológica a las dos hormonas es similar ya sea que se infundan por vía subcutánea de forma independiente o como una mezcla coformulada. En ambos casos, cuadruplicar una infusión de insulina con un incremento concomitante y proporcional de glucagón (relación molar I/G de 3) redujo la hipoglucemia inducida por insulina en -10-12 mg/dl. Es muy probable que este efecto esté asociado a una activación significativamente reducida del sistema nervioso autónomo.

Tomándolos en conjunto, los estudios descritos en el presente documento establecieron una relación molar I/G eficaz para su uso en la administración subcutánea de insulina y glucagón, en una o más formas. Estos estudios también confirman los datos de infusión IV que indican que mantener una relación molar I/G baja mientras se incrementa la insulina protege contra la hipoglucemia sin interferir significativamente con la capacidad de la insulina para tratar la hiperglucemia.

A continuación, haciendo referencia a las Figuras 49-60,se presentan los resultados de los estudios realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos. En estos estudios, se evaluó la capacidad del glucagón para aumentar y mantener una producción de glucosa aumentada cuando se presentara con hipoglucemia inducida por insulina. Los resultados de estos estudios indican que el glucagón puede producir una producción significativa y sostenida de glucosa cuando se presenta con hipoglucemia inducida por insulina. Como se describe más adelante, los datos indican que el glucagón tiene un efecto bifásico en el hígado en lugar de dependiente del tiempo. El glucagón produce un rápido estallido de glucosa, seguido de una segunda fase prolongada de producción de glucosa, indicando que, en presencia de hipoglucemia inducida por insulina, el glucagón continúa funcionando durante un período prolongado (por ejemplo, al menos 4 horas). Estos estudios han demostrado que el cuerpo es consciente del aumento de los niveles de glucagón y, en respuesta, reduce la respuesta del sistema nervioso simpático a la hipoglucemia. Una reducción en la respuesta del sistema nervioso simpático a la hipoglucemia sugiere que el cerebro puede detectar el glucagón plasmático, y que existe una relación recíproca entre el glucagón y el sistema nervioso simpático en el control de los niveles de azúcar en sangre. El cerebro controla el nivel de glucagón y, en presencia de exceso de glucagón, disminuye la respuesta del sistema nervioso simpático a una hipoglucemia determinada. Esto permitiría una disminución adicional de la glucosa para desencadenar un aumento más sustancial en la respuesta del sistema nervioso central, proporcionando de este modo una mayor protección contra la hipoglucemia. Los estudios demuestran que una solución de insulina y glucagón coformulada del presente concepto inventivo podría proporcionar un valor terapéutico seguro y eficaz a un paciente diabético.

El solicitante ha realizado un estudio sobre cada uno de los ocho sujetos conscientes (caninos), en apoyo del valor terapéutico de una solución de insulina y glucagón coformulada de los presentes conceptos inventivos. Los ocho sujetos se dividieron en dos grupos de cuatro sujetos, el primer grupo indicado como el grupo de glucagón basal (Ba GGN) y el segundo grupo indicado como el grupo con glucagón alto (Hi GGN). Los resultados de este estudio se muestran en las Figuras 49-60.

Cada sujeto canino fue adrenalectomizado y tratado con gluco y mineralocorticoides, para mantener los niveles basales de estas hormonas en sangre, de modo que una respuesta de producción de glucosa inducida por hipoglucemia podría atribuirse al glucagón y no a la epinefrina. Se colocaron catéteres en los vasos sanguíneos que suministran sangre (por ejemplo, arteria, vena porta hepática) y drenaje de sangre del hígado (por ejemplo, vena hepática). Se colocaron sondas de flujo sanguíneo alrededor de la arteria hepática y la vena porta para permitir el uso de un método de diferencia arteriovenosa (AV) para calcular la producción neta de glucosa hepática (HGO). Adicionalmente, se usaron métodos con trazadores (por ejemplo, glucosa 3-3H) para evaluar la producción de glucosa hepática (HGP). Después de la recuperación de la cirugía y después de un ayuno nocturno, los experimentos se realizaron en cada sujeto en un estado consciente.

La Figura 49 ilustra la línea de tiempo experimental empleada para cada uno de los ocho sujetos. La infusión del trazador comenzó a -140 min y se dejaron 100 min para el equilibrio. Un período de control de -40 min a 0 min fue seguido por un período de prueba de 270 min. A los 0 min, se infundió somatostatina (SRIF) para inutilizar el páncreas endocrino. Se infundió insulina en una vena de la pata a 0,8 mU/kg/min para crear hipoglucemia. A partir de los 30 minutos, también se infundió glucagón en una vena de la pata a 1 u 8 ng/kg/min (por ejemplo, 1 ng/kg/min para un sujeto Ba GGN y 8 ng/kg/min para un sujeto Hi GGN). Se infundió glucosa según se requería para igualar la tasa de caída de glucosa en los dos grupos y asegurar que el nivel de glucosa en plasma no cayera por debajo de 40 mg/dl en ninguno de los grupos.

La Figura 50 ilustra datos que muestran que el nivel de insulina arterial aumentó de -10 pU/ml a -40 pU/ml en ambos grupos.

La Figura 51 ilustra los datos que muestran que el nivel de glucagón arterial permaneció basal (por ejemplo, aproximadamente 45 pg/ml) en el grupo Ba GGN, pero aumentó a -270 pg/ml en el grupo Hi GGN.

La Figura 52 ilustra datos que muestran que las concentraciones de cortisol permanecieron basales (por ejemplo, 2,5 pg/dl) en ambos grupos, como se atribuye a la suprarrenalectomía y al reemplazo hormonal basal.

La Figura 53 ilustra datos que muestran que las concentraciones de epinefrina permanecieron basales (por ejemplo, 50-75 pg/ml) en ambos grupos, como se atribuye a la suprarrenalectomía y al reemplazo hormonal basal.

La Figura 54 ilustra datos que muestran, para ambos grupos, que la glucosa plasmática arterial disminuyó de manera equivalente y se estabilizó en un nivel similar durante las últimas 2,5 horas del experimento (por ejemplo, 42 mg/dl en el grupo Ba GGN y 40 mg/dl en el grupo Hi GGN).

La Figura 55 ilustra datos que muestran la tasa de infusión de glucosa requerida para coincidir con las curvas de glucosa para cada grupo. Para el grupo Ba GGN, se infundió glucosa comenzando a los 30 min (por ejemplo, coincidiendo con la infusión de glucagón) y se continuó a lo largo del experimento con un promedio de aproximadamente 2,8 mg/kg/min durante las últimas 2,5 horas. Para el grupo Hi GGN, se infundió glucosa comenzando a las 2 horas y la tasa de infusión se aumentó lentamente hasta aproximadamente 0,8 mg/kg/min.

La Figura 56 ilustra datos que muestran la producción neta de glucosa hepática. Para ambos grupos, la producción neta de glucosa hepática disminuyó durante 0 a 30 min como consecuencia del aumento de la insulina y la disminución del glucagón. Tras la infusión de glucagón a los 30 min, la producción neta de glucosa hepática del grupo Ba GGN se mantuvo en aproximadamente -0 ,4 mg/kg/min. Tras la infusión de glucagón a los 30 min, la producción neta de glucosa hepática del grupo Hi GGN aumentó rápidamente hasta aproximadamente 7 mg/kg/min y después de eso disminuyó, durante un período de tiempo de unos 90 min, finalmente alcanzando una tasa promedio de 2,4 mg/kg/min durante las últimas 2,5 horas del experimento. Dichos datos indican que, en presencia de hipoglucemia, el aumento de glucagón sostiene un aumento en la producción de glucosa de aproximadamente 2-2,5 mg/kg/min a pesar de la presencia continua de insulina elevada.

La Figura. 57 ilustra los datos de producción de glucosa determinados por el trazador de glucosa 3-3H y confirma los datos del balance neto de glucosa hepática como se ha descrito anteriormente en el presente documento en la Figura 56 de referencia.

La Figura 58A ilustra datos que muestran, en ambos grupos, que la hipoglucemia provocó un aumento de la norepinefrina plasmática. Estos datos reflejan el derrame de norepinefrina de las terminaciones nerviosas por todo el cuerpo (por ejemplo, el tono del sistema nervioso simpático) y reflejan la señal que estimula la lipólisis durante la hipoglucemia inducida por insulina. La Figura 58B ilustra datos que muestran que el aumento de norepinefrina en plasma en el grupo Ba GGN fue el doble que el aumento en el grupo Hi GGN.

Las Figuras 59A y B ilustran datos que muestran que en el grupo Hi GGN, la hipoglucemia provocó una disminución de la respuesta lipolítica, como se evaluó usando los niveles de glicerol arterial, en relación con la del grupo Ba GGN. La respuesta lipolítica a la hipoglucemia se redujo en - un 60 % en presencia de glucagón alto.

La Figura 60 ilustra datos que muestran que en el grupo Hi GGN, la hipoglucemia provocó una respuesta lipolítica disminuida en relación con el grupo Ba GGN, según lo evaluado usando los niveles arteriales de ácidos grasos libres.

A continuación, haciendo referencia a las Figuras. 61 y 62,se presentan los resultados de los estudios realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos. En estos estudios, se evaluó el potencial de una coformulación de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos, la coformulación se configuró para permitir el reemplazo de hormonas basales y proporcionar una protección significativa contra la hipoglucemia. Los resultados de estos estudios muestran una relación molar optimizada de insulina y glucagón (I/G) superior a 1 pero inferior a 10. Como se describe más adelante, la coinfusión subcutánea de insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min (±20 %) y glucagón a tasa de 2,1 ng/kg/min (±20 %), con una relación molar I/G de 4, puede reemplazar la secreción basal de las dos hormonas con una desviación mínima del nivel de glucosa en plasma. Los resultados de estos estudios también muestran que hay una reducción significativa en la hipoglucemia inducida por insulina y una reducción evidente en la activación del sistema nervioso central cuando se mantiene la relación molar I/G a medida que la insulina aumenta 4 veces. Estos estudios se realizaron en sujetos caninos conscientes para examinar más a fondo la eficacia de las soluciones de insulina y glucagón coformuladas con distintas relaciones molares I/G.

Se realizaron experimentos preliminares para comprender mejor las propiedades farmacocinéticas (PK) y farmacodinámicas (PD) de la insulina infundida por vía subcutánea. La Figura 61 ilustra datos que se refieren a la infusión subcutánea de insulina en sujetos caninos conscientes, consistentes con los presentes conceptos inventivos. Como se describe más adelante, se ha demostrado que el aumento de la tasa de infusión de insulina 4 veces aumenta el nivel de insulina arterial aproximadamente 4 veces con un tiempo de retardo de aproximadamente 90 min. En caninos en ayunas durante la noche, la insulina plasmática arterial inicial fue de 7,1 ± 0,7 pM/ml a los -30 min a 0 min. Después de 90 min de infusión subcutánea de insulina a 0,4 mU/kg/min, la insulina plasmática arterial aumentó hasta 9,4±0,8 pU/ml; reflejando tanto la insulina liberada endógenamente como la infundida. A los 90 min, se comenzó una infusión de somatostatina para inutilizar el páncreas endocrino. La secreción de insulina endógena cesó rápidamente (como lo indica una disminución en el péptido C), de modo que la insulina atribuida a la secreción de insulina endógena se agotó en 30 min. Durante los últimos 30 min del período de reemplazo hormonal basal (por ejemplo, de 150 a 180 min), la insulina arterial fue un promedio de 9,8±1,4 pU/ml y fue atribuible únicamente a la infusión subcutánea. Por tanto, la insulina arterial aumentó desde el valor inicial en aproximadamente un 40 % cuando la insulina se administró por vía subcutánea a 0,4 mU/kg/min. Este aumento es similar al aumento de la insulina arterial necesaria para mantener la euglucemia cuando la secreción de insulina endógena se reemplaza por la administración de insulina intravenosa periférica. Se puede estimar que el nivel de insulina dentro del hígado era de -17 pU/ml al inicio (de -30 min a 0 min debido a la liberación de insulina endógena en la vena porta) y 7,8 pU/ml durante el período de reemplazo hormonal basal (por ejemplo, cuando se inhibió la secreción endógena), una disminución de casi un 50 %. Por lo tanto, con una tasa de infusión de insulina subcutánea de 0,4 mU/kg/min, se replicó la situación clínica normalmente observada con la administración de insulina subcutánea en seres humanos con diabetes mellitus tipo 1 que carecen de función de las células beta. El aumento de la tasa de infusión de insulina 4 veces durante el período de exposición a insulina hizo que el nivel de insulina arterial aumentara a 34,5 ± 2,9 pU/ml en 90 minutos, después de lo cual aumentó mínimamente, alcanzando finalmente 38,8±3,5 pU/ml. Basándose en estos datos, se determinó que se requieren aproximadamente 90 min de infusión subcutánea de insulina (20 pl/h) para "cebar" el sistema (es decir, infusión de insulina en ausencia de infusión de somatostatina). Una infusión de insulina subcutánea a una tasa de 0,4 mU/kg/min proporciona reemplazo de insulina basal y un aumento de 4 veces en la tasa de infusión de insulina, que aumenta la insulina arterial 4 veces.

La Figura 62 ilustra datos que se relacionan con la infusión subcutánea de glucagón en sujetos caninos conscientes. Como se describe más adelante, el aumento de la tasa de infusión de glucagón 4 veces (conocido como el grupo Hi GGN) aumentó el nivel de glucagón arterial durante 1 a 2 horas, después de lo cual disminuyó. Cabe señalar que el ensayo Mercodia se usó para medir el glucagón en estos experimentos debido a su precisión mejorada, por tanto, los niveles de glucagón en plasma son inferiores que en los estudios anteriores. El aumento máximo en los niveles de glucagón arterial en tres sujetos caninos fue de 3,7, 5,7 y 6,8 (x = 5,4), respectivamente. En caninos en ayunas durante la noche (como lo indican los puntos azules y denominados Ba GGN), el glucagón plasmático arterial inicial fue de 7,5 ± 1,2 pg/ml a los -30 min a 0 min, dando lugar a un nivel previsto de -15 pg/ml en el hígado (por ejemplo, como resultado de la secreción endógena de glucagón en la vena porta). Coincidiendo con el comienzo de la infusión de insulina SQ a los 0 min, como se muestra en la Figura 61, también se infundió glucagón por vía subcutánea a una tasa de 2,1 ng/kg/min. Después de 90 min de infusión subcutánea de glucagón, el glucagón plasmático arterial había aumentado hasta un promedio de 21,5 ± 4,0 pg/ml; reflejando tanto el glucagón liberado endógenamente como el infundido. Dentro de los 30 minutos del comienzo de la infusión de somatostatina (por ejemplo, para inhibir la secreción de glucagón endógeno), el nivel de glucagón arterial disminuyó hasta -15,0 ± 4,5 pg/ml, que representa un nivel cercano al doble del valor inicial de glucagón. Por lo tanto, se puede estimar que el nivel de glucagón dentro de los sinusoides hepáticos tras la infusión a una tasa de 2,1 ng/kg/min está cerca de su valor inicial. Durante el período de exposición a insulina, en el que la tasa de infusión de glucagón basal se mantuvo a 2,1 ng/kg/min, el nivel de glucagón arterial se mantuvo durante 3,5 horas.

A continuación, haciendo referencia a las Figuras 63-65,se presentan los resultados de los estudios realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos. En estos estudios, se evaluó la capacidad de una coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos, a tasas de reemplazo óptimas, la coinfusión se configuró para reemplazar la secreción endógena basal de las dos hormonas mientras se mantenía la euglucemia.

Las Figuras 63A y B ilustran los datos que se refieren a las concentraciones de hormonas durante la coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos. Se infundió insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min y se infundió glucagón a una tasa de 2,1 ng/kg/min. Durante los períodos de cebado y reemplazos basales de 0-180 min, la relación molar I/G fue de 4. Al comienzo del período de exposición a insulina a los 180 min, la infusión de insulina se aumentó 4 veces a 1,6 mU/kg/min, mientras que el glucagón se aumentó 4 veces hasta 8,4 ng/kg/min (una relación molar I/G de 4, denominada el grupo Hi GGN) o se mantuvo basal a 2,1 ng/kg/min (una relación molar I/G de 16, denominada el grupo Ba GGN). Como se muestra en la Figura 63A, los niveles de insulina arterial en ambos grupos fueron muy similares y aumentaron aproximadamente 4 veces durante el período de exposición a insulina. Como se muestra en la Figura 63B, los niveles arteriales de glucagón permanecieron basales en el grupo Ba GGN y aumentaron más de 5 veces en el grupo Hi GGN durante el período de exposición a insulina.

Las Figuras 64A-C ilustran datos que se refieren a la concentración de glucosa durante la coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos. Se infundió insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min y se infundió glucagón a una tasa de 2,1 ng/kg/min. Durante los períodos de cebado y reemplazos basales de 0-180 min, la relación molar I/G fue de 4. Al comienzo del período de exposición a insulina a los 180 min, la infusión de insulina se aumentó 4 veces a 1,6 mU/kg/min, mientras que el glucagón se aumentó 4 veces hasta 8,4 ng/kg/min (una relación molar I/G de 4, denominada el grupo Hi GGN) o se mantuvo basal a 2,1 ng/kg/min (una relación molar I/G de 16, denominada el grupo Ba GGN). Como se muestra en la Figura 64A, el nivel de glucosa en plasma se mantuvo estable en -100 mg/dl durante el período de reemplazo hormonal basal de 120-180 min, lo que indica que la infusión de insulina subcutánea a una tasa de 0,4 mU/kg/min y glucagón a una tasa de 2,1 ng/kg/min puede reemplazar con éxito la secreción endógena de insulina y glucagón. Sin embargo, cuando el glucagón permaneció basal con una relación molar I/G de 16, el nivel de glucosa en plasma disminuyó durante 90 min y se estabilizó en -41 mg/dl durante la última hora del experimento. Como se muestra en las Figuras 64A y B, cuando la relación molar I/G se mantuvo en 4, el nivel de glucosa disminuyó mucho más lentamente y fue un promedio de aproximadamente 46 mg/dl durante la última hora del experimento. Como se muestra en la Figura 64C, se infundió glucosa a una tasa de -0,8 mg/kg/min en el grupo Ba GGN para evitar que los niveles de glucosa en plasma descendieran por debajo de 40 mg/dl. La infusión de glucosa y la caída de un 44 % dependiente del tiempo (desde el máximo) en el glucagón en el grupo Hi GGN hicieron que los datos subestimaran la protección hipoglucémica proporcionada por el glucagón. No obstante, los datos muestran que la presencia de glucagón extra minimiza el efecto hipoglucémico de la insulina.

Las Figuras 65A-D ilustran datos que se refieren a las concentraciones de epinefrina y cortisol durante la coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos. Se infundió insulina a una tasa de 1,6 mU/kg/min. Se infundió glucagón a una tasa de 4 veces la basal a 8,4 ng/kg/min (una relación molar I/G de 4, denominada el grupo Hi GGN) o se mantuvo basal a 2,1 ng/kg/min (una relación molar I/G de 16, denominada el grupo Ba GGN). En presencia de glucagón extra, el aumento de los niveles de epinefrina y cortisol (por ejemplo, como resultado de la activación del sistema nervioso central) se redujo en - un 50 % y 30 %, respectivamente. Adicionalmente, se observó una mejora en la glucemia a pesar de la reducción del compromiso del sistema nervioso central. Esto muestra que existe una mayor disponibilidad del sistema nervioso central para una defensa adicional del azúcar en sangre.

A continuación, haciendo referencia a las Figuras. 66 y 67,se presentan los resultados de los estudios realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos. Estos estudios se realizaron para determinar si mantener una relación molar I/G de 4 mientras se reducen las tasas de reemplazo basal de insulina y glucagón aún mantendría la euglucemia. Esto es importante dado que la sensibilidad a la insulina puede variar entre individuos y no todos los animales requieren la misma tasa de reemplazo basal de insulina y glucagón.

Las Figuras 66A y B ilustran datos que se refieren a las concentraciones de hormonas durante la coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos. Se infundió insulina a una tasa de 0,32 mU/kg/min y se infundió glucagón a una tasa de 1,68 ng/kg/min. Durante los períodos de cebado y reemplazos basales de 0-180 min, la relación molar I/G fue de 4. Al comienzo del período de exposición a insulina a los 180 min, la infusión de insulina se aumentó 4 veces a 1,28 mU/kg/min, mientras que el glucagón se aumentó 4 veces hasta 6,72 ng/kg/min (una relación molar I/G de 4, denominada el grupo Hi GGN) o se mantuvo basal a 1,68 ng/kg/min (una relación molar I/G de 16, denominada el grupo Ba GGN). Como se muestra en la Figura 66A, el nivel de insulina durante la última hora del período de reemplazo hormonal basal fue una media de solo 6 pU/ml, consistente con la tasa de infusión de insulina reducida. Como se muestra en la Figura 66B, el nivel de glucagón durante la última hora del período de reemplazo hormonal basal fue un promedio de solo - 9 pg/ml, consistente con la infusión de glucagón reducida.

Las Figuras. 67A y B ilustran datos que se refieren a la concentración de glucosa durante la coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos. Se infundió insulina a una tasa de 0,32 mU/kg/min y se infundió glucagón a una tasa de 1,68 ng/kg/min. Durante los períodos de cebado y reemplazos basales de 0-180 min, la relación molar I/G fue de 4. Al comienzo del período de exposición a insulina a los 180 min, la infusión de insulina se aumentó 4 veces a 1,28 mU/kg/min, mientras que el glucagón se aumentó 4 veces hasta 6,72 ng/kg/min (una relación molar I/G de 4, denominada el grupo Hi GGN) o se mantuvo basal a 1,68 ng/kg/min (una relación molar I/G de 16, denominada el grupo Ba GGN). Como se muestra en las Figuras 67A y B, el nivel de glucosa en plasma durante el período de reemplazo hormonal basal fue casi idéntico al descrito anteriormente en el presente documento en referencia a la Figura 64. Estos datos sugieren que, dado que se redujeron los niveles plasmáticos de insulina y glucagón, los efectos de las reducciones en la infusión se compensan entre sí. El aumento de 4 veces de la insulina (por ejemplo, hasta 1,28 mU/kg/min) en ausencia de un incremento del glucagón provocó una disminución lenta de la glucosa plasmática hasta un nivel final de 37 mg/dl a los 390 min. Un aumento concomitante de glucagón de 4 veces provocó una disminución lenta de la glucosa plasmática hasta un nivel final de aproximadamente 50 mg/dl a los 390 min. Por lo tanto, la administración conjunta de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos en una relación molar I/G de 4 produce protección contra la hipoglucemia incluso cuando se altera modestamente (aproximadamente un 20 %) la tasa de reemplazo basal absoluta de insulina y glucagón, como podría ser necesario para un individuo dado.

A continuación, haciendo referencia a las Figuras. 68 y 69,se presentan los resultados de los estudios realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos. En estos estudios, se evaluó la capacidad de la infusión de insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min y la infusión de glucagón a una tasa de 1,38 ng/kg/min (una relación molar I/G de 6) para reemplazar eficazmente la secreción basal de insulina y glucagón y limitar la hipoglucemia inducida por insulina, consistente con los presentes conceptos inventivos.

Las Figuras 68A y B, ilustran datos que se refieren a las concentraciones de hormonas durante la coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos. Se infundió insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min y se infundió glucagón a una tasa de 1,38 ng/kg/min. Durante los períodos de cebado y reemplazos basales de 0-180 min, la relación molar I/G fue de 6. Al comienzo del período de exposición a insulina a los 180 min, la infusión de insulina se aumentó 4 veces a 1,6 mU/kg/min, mientras que el glucagón o bien se aumentó 4 veces hasta 5,56 ng/kg/min (una relación molar I/G de 6, denominada el grupo Hi GGN) o se mantuvo basal a 1,39 ng/kg/min (una relación molar I/G de 24, denominada el grupo Ba GGN). Como se muestra en la Figura 68A, durante el período de reemplazo hormonal basal, los niveles de insulina fueron similares a los descritos anteriormente en el presente documento en referencia a la Figura 61. El aumento de los niveles de insulina, que ocurrió en respuesta al aumento de 4 veces en su tasa de infusión, también se acercó a los niveles similares a los descritos anteriormente en el presente documento en referencia a la Figura 61. Como se muestra en la Figura 68B, los niveles de glucagón aumentaron menos con la tasa de infusión de 1,38 ng/kg/min en comparación con una tasa de infusión de 2,1 ng/kg/min durante el período de reemplazo hormonal basal y cuando la tasa de infusión de glucagón se aumentó 4 veces.

Las Figuras 69A-D ilustran datos que se refieren a la concentración de glucosa durante la coinfusión de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos. Se infundió insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min y se infundió glucagón a una tasa de 1,38 ng/kg/min. Durante los períodos de cebado y reemplazos basales de 0-180 min, la relación molar I/G fue de 6. Al comienzo del período de exposición a insulina a los 180 min, la infusión de insulina se aumentó 4 veces a 1,6 mU/kg/min, mientras que el glucagón o bien se aumentó 4 veces hasta 5,52 ng/kg/min (una relación molar I/G de 6, denominada el grupo Hi GGN) o se mantuvo basal a 1,38 ng/kg/min (una relación molar I/G de 24, denominada el grupo Ba GGN). Como se muestra en la Figura 69A, con una relación molar I/G de 6, el nivel de glucosa plasmática en el período de reemplazo hormonal basal disminuyó hasta 80 mg/dl. Como se muestra en la Figura 69B, se infundió glucosa para evitar que el nivel de glucosa en plasma siguiera disminuyendo (por ejemplo, por debajo de 80 mg/dl). Como se muestra en las Figuras 69C y D, la protección contra la hipoglucemia inducida por insulina fue de 2 mg/dl a pesar de que se infundió un poco más de glucosa en el grupo de glucosa basal.

A continuación, haciendo referencia a las Figuras 70-73,se presentan los resultados de los estudios realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos. Estos estudios se realizaron para respaldar el desarrollo de una coformulación de insulina y glucagón que contiene un codisolvente no acuoso para su uso en bombas de infusión, tal como la bomba 100 del sistema 10 descrito anteriormente en el presente documento, es decir, compatible con los sistemas de bombeo y estable a 2-8 °C, así como en condiciones de agitación. Los desafíos incluyeron la solubilidad de la insulina y el glucagón en una coformulación de una solución no acuosa con disolventes orgánicos, así como la compatibilidad de la coformulación con la bomba de infusión 100. Con un objetivo de lograr una solubilidad y estabilidad mejoradas, se emplearon dos enfoques: disolventes orgánicos puros, tales como la acetona, alcohol bencílico, benzoato de bencilo, dimetilsulfóxido (DMSO), etanol, acetato de etilo, glicerol, metanol, N-metilpirrolidona (NMP), polietilenglicol y propilenglicol (PG); y codisolventes, tales como una solución de disolventes orgánicos mezclados con una solución acuosa, así como la adición de mezclas de codisolventes primarios más aditivos.

Estos estudios se realizaron con una concentración objetivo de insulina de entre 1 y 10 mg/ml y una concentración objetivo de glucagón de entre 0,1 y 1,0 mg/ml, más específicamente la concentración de insulina de 3 a 5 mg/ml y la concentración de glucagón de 0,1 a 0,8 mg/ml. Se asumieron una tasa de insulina basal de U-100 entre 10-20 pl/h y una relación molar I/G de 3 a 16 con una dosis de insulina fija.

Las Figuras 70 y 70A-C ilustran datos relacionados con tres coformulaciones de insulina y glucagón en DMSO administradas a sujetos caninos. Para determinar las concentraciones de las coformulaciones, las muestras se diluyeron con HCl 0,01 N, a continuación, se analizaron mediante el método de cromatografía líquida de alto rendimiento de fase inversa (RP-HPLC). El tiempo de retención de la insulina y el glucagón es de 10,7 min y 14,6 min, respectivamente. Como se muestra en la Figura 70, la coformulación AB-160003-01 comprende 4,48 mg/ml de insulina y 0,83 mg/ml de glucagón, la coformulación AB-160002-01 comprende 4,48 mg/ml de insulina y 0,21 mg/ml de glucagón, y la coformulación AB-160001-01 comprende 1,08 mg/ml de insulina y 0,21 mg/ml de glucagón. La relación molar comprende 3 para tanto la coformulación AB-160003-01 como la AB-160001-01. La relación molar comprende 12 para la coformulación AB-160002-01.

Se realizó un estudio de agitación para una coformulación en DMSO que comprendía 1,0 mg/ml de insulina y 0,5 mg/ml de glucagón. Las muestras en alícuotas se colocaron en tres condiciones hasta 7 días: 5 °C con 0 rpm (como control), 25 °C con 50 rpm y 37 °C con 50 rpm. Las muestras se diluyeron con HCl 0,01 N, a continuación, se analizaron por RP-HPLC. Se calculó la recuperación de activo (insulina y glucagón) y se enumeró en la siguiente tabla. Tanto la insulina como el glucagón mostraron una buena recuperación después de 7 días de agitación.

Las Figuras 71A y B ilustran datos relacionados con la solubilidad de la insulina y el glucagón, respectivamente, en disolventes no acuosos, consistentes con los presentes conceptos inventivos. Las concentraciones de insulina y glucagón en el sobrenadante se analizaron por RP-HPLC. Como se muestra en las Figuras 71A y B, tanto DMSO como NMP indican una buena solubilidad para la insulina (por ejemplo, una concentración superior a 8 mg/ml) y el glucagón (por ejemplo, una concentración superior a 1 mg/ml). Tanto el glicerol como el propilenglicol indican una buena solubilidad para el glucagón (por ejemplo, una concentración superior a 2,5 mg/ml), pero escasa solubilidad para la insulina (por ejemplo, una concentración inferior a 2 mg/ml). Los disolventes no acuosos con una constante dieléctrica entre 25 y 70 tienen una solubilidad relativamente superior para el glucagón, por ejemplo, disolventes (constantes dieléctricas entre paréntesis) tales como N-metilpirrolidona (32), metanol (33), N,N-dimetilformamida (37), acetonitrilo (38), dimetilacetamida (38), DMSO (47), carbonato de propileno (65).

Las Figuras 72A y B ilustran datos relacionados con la solubilidad de una coformulación de insulina y glucagón en codisolventes que comprenden disolventes orgánicos no acuosos mezclados con tampón de fosfato salino (PBS) o tampón de fosfato (PB) y vitamina E TPGS, consistentes con los presentes conceptos inventivos, donde el codisolvente orgánico no acuoso comprendía al menos el 60 % de la formulación. Las concentraciones de insulina y glucagón en el sobrenadante se analizaron por RP-HPLC. En una solución que comprendía un 60 % de disolvente orgánico, el glucagón demostró una mejor solubilidad en PB. Como se muestra en la Figura 72A, la solubilidad de una coformulación de insulina y glucagón, que comprendía PBS al 75-95 %, se observó cuando se mezcló con al menos uno de los siguientes codisolventes: vitamina E TPGS al 5 %; DMSO al 10 %; NMP al 10 %; PG al 10 %; y glicerol al 10 %. Cuando se mezcló con PBS al 95 % y vitamina E TPGS al 5 %, la solubilidad individual en DS de la insulina fue de 1,38 mg/ml y la del glucagón fue de 0,25 mg/ml. Como se muestra en la Figura 72B, la solubilidad de una coformulación de insulina y glucagón de los presentes conceptos inventivos, que comprendía PB al 34,5-35,5 %, se observó cuando se mezcló con al menos uno de los siguientes codisolventes: vitamina E TPGS al 4,5 %; DMSO al 30 %; NMP al 30 %; PG al 30 %; glicerol al 30 %; y ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) al 1 %. Se observaron concentraciones objetivo de insulina en todos los codisolventes que comprendían PB al 34,5-35,5 %. Adicionalmente, se observaron concentraciones objetivo de glucagón en un primer codisolvente que comprendía PBS al 34,5-35,5 %, vitamina E TPGS al 4.5 %, DMSO al 30 % y PG al 30 %, y un segundo codisolvente que comprendía PBS al 34,5 35,5 %, vitamina E TPGS al 4.5 %, DMSO al 30 % y glicerol al 30 %.

La Figura 73 ilustra los datos relacionados con la solubilidad de la insulina y el glucagón, respectivamente, en codisolventes que comprendían disolventes orgánicos no acuosos mezclados con hasta un 40 % de PB acuoso (pH 7,8). Los codisolventes comprenden al menos uno de los siguientes disolventes orgánicos: NMP; PG; glicerol; y DMSO, consistentes con los presentes conceptos inventivos, donde el codisolvente o la mezcla de codisolventes comprende al menos el 60 % de la formulación. Las concentraciones de insulina y glucagón en el sobrenadante se analizaron por RP-HPLC. En una solución que comprendía 30 % o más de un disolvente orgánico, el glucagón demostró una mejor solubilidad (por ejemplo, 0,1-0,3 mg/ml) en PB en comparación con la solubilidad del glucagón en PB al 100 % (por ejemplo, menos de 0,02 mg/ml). La insulina demostró concentraciones objetivo en todos los codisolventes probados en los que el codisolvente orgánico comprendía más del 30 % de la mezcla.

A continuación, haciendo referencia a las Figuras 74-76,se presentan los resultados de los estudios realizados por el solicitante, consistentes con los presentes conceptos inventivos. Estos estudios se realizaron en sujetos caninos para evaluar el valor terapéutico de una solución de insulina y glucagón coformulada en comparación con la insulina y el glucagón como soluciones separadas.

Se preparó una coformulación de insulina y glucagón diluyendo una solución madre de glucagón en DMSO con PG y PB (pH 7,4), seguido de la adición de insulina. La solución madre de glucagón en DMSO se preparó disolviendo glucagón en DMSO a una concentración de 0,55 mg/ml y se diluyó a 0,12 mg/ml con PG, seguido de PB (por ejemplo, 20 mM, pH 7,4) en una relación de volumen de 4:2:4 (solución madre de glucagón en DMSO: PG: PB). Se añadió una cantidad deseada de insulina a la solución de glucagón (por ejemplo, 0,12 mg/ml) para lograr una concentración de insulina de 0,83 mg/ml. La relación molar de insulina y glucagón es de 4. Se observó que la coformulación final era transparente e incolora.

Las concentraciones de insulina y glucagón en la coformulación se analizaron por RP-HPLC. Se diluyó una muestra de la coformulación con HCl 0,01 N. La coformulación diluida se analizó mediante Agilent HPLC, equipado con Detector de matriz de diodos (DAD), y que además comprendía un Zorbax SB-C8 de 5 pm, una columna de 4,6 x 250 mm con un caudal de 1 ml/min, una detección ultravioleta de 214 nm y un volumen de inyección de 50 pl. La temperatura de la columna se mantuvo a 30 °C y la cámara de muestra se mantuvo a 5 °C. La fase móvil consistía en una combinación de ácido trifluoroacético (TFA) al 0,1 % en agua Milli-Q (fase móvil A) y TFA al 0,1 % en acetonitrilo (fase móvil B). La combinación de fase móvil comenzó con el 70 % de fase móvil A isocrática durante 5 min, a continuación, disminuyó hasta el 60 % de fase móvil A a una tasa de 0,5 % por min, y seguido de un lavado de columna con un mayor porcentaje de fase móvil B durante 5 min.

La Figura 74 ilustra los datos relacionados con los niveles de glucosa en plasma durante una infusión de la coformulación en comparación con una coinfusión de insulina y glucagón como soluciones separadas. Durante el período de 90-390 min, se administró somatostatina a los sujetos caninos para inutilizar el páncreas endocrino. Durante el período de 0-180 min, se infundieron insulina a una tasa de 0,4 mU/kg/min y glucagón a una tasa de 2,1 ng/kg/min por vía subcutánea en cantidades basales, ya sea como soluciones separadas (denominadas grupo Ba GGN) o como una coformulación (denominada grupo Hi GGN). A los 180 min, la tasa de infusión de insulina se aumentó hasta 1,6 mU/kg/min tanto para el grupo Ba GGN como para el grupo Hi GGN. La tasa de infusión de glucagón se mantuvo basal en el grupo Ba GGN, pero se aumentó hasta 8,4 ng/kg/min en el grupo Hi GGN.

Durante el período de reemplazo hormonal basal de 90-180 min, el nivel de glucosa fue de 100 mg/dl en el grupo Ba GGN. El nivel de glucosa estuvo más cerca de 80 mg/dl en el grupo Hi GGN, indicando de este modo un predominio de la acción de la insulina en la coformulación. Durante el período de exposición a insulina de 180 a 390 min, el nivel de glucosa disminuyó hasta 41 mg/dl en el grupo Ba GGN con una relación molar I/G de 16. Cuando el nivel de glucagón se aumentó 4 veces para mantener una relación molar I/G de 4 (como se muestra en la Figura 76), el nivel de glucosa disminuyó hasta solo 56 mg/dl en el grupo Hi GGN.

La Figura 75 ilustra datos relacionados con los niveles de insulina arterial durante una infusión de insulina en la coformulación o como una solución separada. Durante el cebado y el período de reemplazo basal de 0-180 min, la insulina se infundió por vía subcutánea a una tasa de 0,4 mU/kg/min, ya fuese como una solución única (denominada grupo Ba GGN) o en una coformulación con glucagón (denominada grupo Hi GGN). Durante el período de exposición de 180 a 390 min, la insulina se infundió por vía subcutánea a una tasa de 1,6 mU/kg/min en ambos grupos Ba GGN y Hi GGN, estando el primero en coformulación con glucagón. Los niveles de insulina aumentaron de manera similar en ambos grupos.

La Figura 76 ilustra los datos relacionados con los niveles de glucagón arterial durante una infusión de la coformulación en comparación con una infusión de glucagón como una solución separada. Se infundió glucagón por vía subcutánea a una tasa de 2,1 ng/kg/min durante todo el experimento de 0-390 min como solución única en el grupo Ba GGN. Se infundió glucagón a una tasa de 2,1 ng/kg/min en una coformulación con insulina durante los primeros 180 min en el grupo Hi GGN. Durante el período de exposición a insulina de 180 a 390 min, se infundió glucagón por vía subcutánea a una tasa de 8,4 ng/kg/min en coformulación con insulina en el grupo Hi GGN. Los niveles de glucagón aumentaron - 4 veces.

Durante los experimentos mostrados en las Figuras 75 y 76, durante los períodos de cebado y reemplazo de 0-180 min, la relación molar I/G fue de 4 en ambos grupos. Durante el período de exposición a insulina de 180 a 390 min, la relación molar I/G aumentó hasta 16 en el grupo Ba GGN y se mantuvo en 4 en el grupo Hi GGN.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Insulina y glucagón para su uso en un método de tratamiento de un sujeto, en donde la insulina y el glucagón se van a administrar conjuntamente en una relación molar de insulina:glucagón de entre aproximadamente 1:1 y aproximadamente 6:1,

en donde la insulina y el glucagón se van a administrar en una cantidad terapéuticamente eficaz para tratar o inhibir simultáneamente la hiperglucemia y para inhibir la hipoglucemia en un sujeto que tiene diabetes mellitus tipo 1; en donde la administración conjunta de insulina y glucagón comprende administrar la insulina a una tasa de infusión basal de aproximadamente 0,2-0,6 mU/kg/minuto y administrar el glucagón a una tasa de infusión basal de aproximadamente 1-4 ng/kg/minuto, y

en donde la insulina incluye la hormona insulina y/o cualquiera de uno o más análogos de insulina y el glucagón incluye la hormona glucagón y/o uno o más análogos de glucagón.

2. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde el sujeto es hiperglucémico antes de administrar conjuntamente la insulina y el glucagón.

3. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde la administración conjunta de insulina y glucagón comprende administrar al sujeto una coformulación que comprende insulina y glucagón,

opcionalmente en donde la coformulación comprende insulina en una concentración de entre aproximadamente 1 mg/ml y aproximadamente 10 mg/ml, y glucagón en una concentración de entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 1 mg/ml, o

en donde la coformulación comprende insulina en una concentración de entre aproximadamente 3 mg/ml y aproximadamente 5 mg/ml, y glucagón en una concentración de entre aproximadamente 0,1 mg/ml y aproximadamente 0,8 mg/ml.

4. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 3, en donde la coformulación comprende un disolvente que incluye uno o más disolventes no acuosos

opcionalmente en donde entre aproximadamente el 20 % y aproximadamente el 60 % del disolvente (v/v) consiste en uno o más disolventes no acuosos, o

en donde al menos un disolvente no acuoso es sulfóxido de dimetilo (DMSO) o N-metilpirrolidona (NMP).

5. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 4, en donde el disolvente incluye además uno o más disolventes acuosos,

opcionalmente en donde no más de aproximadamente el 40 % del disolvente (v/v) consiste en uno o más disolventes acuosos, o

en donde entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 40% del disolvente es propilenglicol (PG), glicerol, o una combinación de PG y glicerol.

6. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 3, en donde la coformulación de insulina y glucagón tiene una estabilidad durante el uso adecuada para el manejo del paciente como inyección o en una bomba de infusión.

7. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde la administración conjunta de insulina y glucagón comprende administrar la insulina y el glucagón por vía subcutánea.

8. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde la insulina comprende el análogo de insulina que es la insulina hepatopreferencial.

9. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde la insulina y el glucagón se administran conjuntamente en una relación molar de insulina:glucagón de entre aproximadamente 1:1 y aproximadamente 5:1, de entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 6:1 o de entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 5:1.

10. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde la administración conjunta de insulina y glucagón comprende administrar la insulina a una tasa de infusión basal de aproximadamente 0,3-0,5 mU/kg/minuto, o

en donde la administración conjunta de insulina y glucagón comprende administrar el glucagón a una tasa de infusión basal de aproximadamente 2-3 ng/kg/minuto.

11. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde la insulina comprende un análogo de insulina, o en donde el glucagón comprende un análogo de glucagón.

12. Insulina y glucagón para su uso en el método de la reivindicación 1, en donde cuando la insulina y el glucagón se administran conjuntamente, el sujeto presenta insuficiencia autonómica asociada a hipoglucemia.