NO320432B1 - Terapeutisk, tort preparat for inhalering inneholdende paratyroidhormon, PTH, femgangsmater til fremstilling og anvendelser derav, samt torrpulverinhaleringsanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et terapeutisk, tørt pulverpreparat inneholdende paratyroid hormon (PTH) som er egnet for inhalering, fremgangsmåter til fremstilling derav, anvendelser derav, og en tørrpulver-inhaleringsanordning.

Human paratyroidhorrnon er et 84 aminosyreprotein (SEQ ID NO: 1) som er involvert i kalsium- og fosforhomøostase og regulering av benvekst og -tetthet. Human PTH kan oppnås ved peptidsyntese eller fra genetisk konstruert gjær-, bakterie- eller pattedyr-celleverter. Human PTH er også kommersielt tilgjengelig fra Bachem Inc., Bubendorf, Sveits. Produksjon av rekombinant human paratyroidhorrnon er beskrevet i EP-B-0383751.

I pattedyr blir balansen mellom bendannelse, forbundet med aktiviteten til osteoblaster, på den ene side, og bentap, forbundet med aktiviteten til osteoklaster, på den annen side, forstyrret i flere benpåvirkende sykdommer, slik som osteoporose. Det har blitt vist at paratyroidhorrnon har en potensiell terapeutisk rolle i osteoporose. De anaboliske virkninger av paratyroidhorrnon på ben er gjennomgått i Dempster et al. (1993) Endocrine Reviews, vol. 14,690-709.

Det N-terminale fragmentet i human PTH (PTH 1-34) har blitt vist å ha en anabolisk effekt på trabekelben i involusjons-osteoporose av Reeve et al. (1980) British Medical Journal, vol. 280,1340-1344. Administrasjonen av et villtype protein er å foretrekke når dette er mulig fordi dette vil sikre at alle biologiske effekter til det naturlige proteinet utøves av den administrerte forbindelsen.

Polypeptidlegemidler slik som PTH kan ikke administreres oralt i effektive doser fordi de hurtig nedbrytes av enzymer i den gastrointestinale kanal, og av den lave pH-verdien i magen, før de kan nå blodstrømmen. Administrasjon av PTH har generelt blitt oppnådd subkutant ved injeksjon. Injeksjon på en daglig basis er imidlertid uhensiktsmessig for pasienten. På grunn av disse ulempene er det et behov for PTH i en form som er administrerbar annet enn ved injeksjon.

Pulmonal avlevering av paratyroidhorrnon og N-terminalrfagmenter derav til rotter er beskrevet i WO 94/07514. Da N-terminalfragmentet bestående av aminosyrer 1-34 (PTH34) ble administrert til rotter intratrakealt (IT), utviste serumprofilen en topp etter 15 minutter med en hurtig avtagende aktivitet deretter. I motsetning til dette, utviste serumprofilen etter IT-administrasjon av PTH (PTH84) av full lengde et platå som ikke minsket signifikant i løpet av forsøkets 90 minutter. Siden det er kjent at PTH mest effektivt avleveres til en pasient på pulserende måte, dvs. serumkonsentrasjoner bør stige hurtig etter administrasjon og falle hurtig etter at en topp har blitt nådd, konkluderes det i dokumentet WO 94/07514 med at N-terminalfragmenter av PTH foretrekkes fremfor fullengde-proteinet for pulmonal avlevering.

Ifølge foreliggende oppfinnelse har det blitt vist at en pulserende plasmaprofll oppnås når fullengde-PTH som en tørrpulver-aerosol inhaleres via et endotrakealt rør av hunder. Det har overraskende blitt vist at pulmonal administrasjon av fullengde-PTH, i motsetning til de konklusjoner som har kommet til uttrykk i den publiserte patentsøknad WO 94/07514, vil være effektiv for stimulering av bendannelse og for behandling av osteoporose.

Fig. 1

Plasmakonsentrasjon i hunder etter inhalering av henholdsvis PTH 1-34 og PTH 1-84.

(— ■—) PTH 1-84 (inhalert dose 14 Hg/kg); (.. A..) PTH 1-34 (inhalert dose 4,0 ug/kg).

Ifølge et første aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et terapeutisk tørt pulverpreparat som er egnet for inhalering som er karakteristisk ved at det omfatter (i) som en aktiv substans et paratyroidhorrnon (PTH) som har en aminosyresekvens som i det minste er 90 % homolog med sekvensen vist som SEQ ID NO: 1 i sekvenslisten og som har de biologiske aktivitetene til fullengde-paratyroidhormonet, (ii) en farmasøytisk akseptabel bærer bestående av partikler med en diameter opp til 10 um (10 mikron), og eventuelt (iii) som en aktiv substans, et stoff som forøker absorpsjonen av PTH i den nedre respirasjonskanalen, slik at minst 50% av nevnte tørre pulver består av (a) partikler med en diameter på opptil 10 fim (10 mikron); eller (b) agglomerater av slike partikler.

Fortrinnsvis består minst 50 % av den totale massen av paratyroidhorrnon av partikler med en diameter mellom 1 og 6 um.

Den farmasøytisk akseptable bæreren består av partikler med en diameter på opp til 10 nm, slik at minst 50% av det resulterende pulveret som et hele består av eventuelt agglomererte primærpartikler som har en diameter på opp til 10 um, for eksempel mellom 0,01 og 10 nm, og fortrinnsvis mellom 1 og 6 pm, eller (b) agglomerater av nevnte partikler.

Fortrinnsvis består minst 60%, slik som minst 70% eller minst 80%, og mer foretrukket minst 90% av den totale massen av den aktive PTH-forbindelsen av partikler som har en diameter på opp til 10 p.m, eller av agglomerater av slike partikler. I det tørre pulverpreparatet som omfatter en bærer, består minst av 60%, slik som minst 70% eller minst 80%, og mer foretrukket minst 90% av massen av det totale tørre pulveret, av partikler med en diameter som er opp til 10 um, eller av agglomerater av slike partikler.

Mens det tørre pulveret for inhalering kan inneholde agglomerater av partikler som angitt ovenfor, så bør eventuelle agglomerater ved tidspunktet for inhalering være vesentlig deagglomerert og derved gi et pulver hvorav minst 50% består av partikler med en diameter opptil 10 pm. Agglomeratene kan være resultatet av en regulert agglomereirngsprosess eller de kan ganske enkelt være resultatet av den intime kontakt pulverpartiklene imellom. I hvert tilfelle er det vesentlig at agglomeratene er i stand til å bli deagglomerert for eksempel ved hjelp av mekaniske anordninger, i inhalatoren eller på annen måte, til de ovennevnte partikler. Agglomerater blir generelt fortrinnsvis ikke dannet i den ordnede blandingen. I tilfelle for en ordnet blanding så bør de aktive forbindelsene frigjøres fra de store partiklene fortrinnsvis ved inhalering, enten ved hjelp av mekaniske anordninger i inhalatoren eller ganske enkelt ved inhaleringens innvirkning, eller på andre måter, idet de aktive forbindelsene avsettes i de nedre luftveiene og bærerpartiklene i munnen.

Når det er ønskelig, vil det være mulig å innbefatte et stoff i preparatet som forøker absorpsjonen av PTH i de nedre luftveiene. Et slikt stoff kan være et hvilket som helst av en rekke forskjellige forbindelser som virker slik at de forøker absorpsjonen gjennom laget av epitelceller som danner et belegg i lungenes alveoler og inn i den tilstøtende pulmonale vaskulatur. Eksempler på forsterkere er salter av fettsyrer, f. eks. natriumkaprat, gallesalter og derivater derav; fosfolipider; chelatorer; og cyklodekstriner og derivater derav. Ytterligere eksempler på egnede forsterkere finnes i internasjonale patentsøknader WO 95/00127 og WO 95/00128.

Paratyroidhormonet som benyttes i foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis et human-paratyroidhormon, skjønt en hvilken som helst biologisk aktiv form eller derivat av PTH, som i det vesentlige har de biologiske aktivitetene til rullengde-paratyroidhormonet, kan anvendes.

PTH-materialet for anvendelse i foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis et paratyroidhorrnon som omfatter i det minste aminosyrer 1 til 34, mer foretrukket aminosyrer 1 til 84, i sekvensen vist som SEQ ID NO: 1 i sekvenslisten. PTH-materialet for anvendelse i forerliggende oppfinnelse skal imidlertid ikke strengt begrenses til PTH som har den sekvens som er vist i sekvenslisten. Oppfinnelsen omfatter derimot anvendelsen av PTH-polypeptider som bærer modifikasjoner slik som substitusjoner, små delesjoner, innsetninger eller inversjoner, hvilke polypeptider ikke desto mindre har i det vesentlige de biologiske aktivitetene til det fullengde-PTH-materialet hvis aminosyresekvens er angitt i sekvenslisten. Foreliggende oppfinnelse innbefatter følgelig også anvendelsen av polypeptider, aminosyresekvensen hvorav minst 90% er homolog, fortrinnsvis minst 95% homolog, med aminosyresekvensen vist i sekvenslisten. Modifikasjoner av fullengde-PTH kan utvikles for å forbedre forskjellige egenskaper, for eksempel for å forbedre stabiliteten eller gi en forbedret farmakokinetisk profil (dvs. forbedret absorpsjonsprofil gjennom epitelmembranene).

Som angitt ovenfor, kan additivstoffer som vanligvis innbefattes i terapeutiske preparater, slik som farmasøytisk akseptable bærere, inkluderes i foreliggende terapeutiske preparat. Additivstoffer kan innbefattes for eksempel for å fortynne pulveret i en grad som er egnet for utlevering fra den spesielle tilsiktede pulverinhalatoren; for å lette prosesseringen av preparatet; for å forbedre preparatets pulveregenskaper; for å forbedre preparatets stabilitet, f. eks. ved hjelp av antioksidasjonsmidler eller pH-justerende forbindelser; eller for å gi preparatet en smak. Ingen additiver bør ha skadelig innvirkning på aktiviteten til PTH, eller på ufordelaktig måte forstyrre absorpsjon av PTH. Det bør også være stabilt, ikke-hygroskopisk, ha gode pulveregenskaper og ikke ha noen skadelige virkninger i luftveiene.

Som eksempler på potensielle additiver kan nevnes mono-, di- og polysakkarider, sukkeralkoholer og andre polyoler, slik som for eksempel laktose, glukose, raffinose, melezitose, laktitol, maltitol, trehalose, sukrose, mannitol og stivelse. Avhengig av inhalatoren som skal anvendes kan den totale mengde av slike additiver variere over et meget bredt område.

Under visse forhold vil det være nødvendig med lite eller intet additiv, mens for eksempel i tilfelle for en inhalator som krever store pulvervolum for operasjon, kan en meget høy prosentandel av det terapeutiske preparatet bestå av additiv. Mengden av additiv som er ønskelig vil lett kunne bestemmes av en fagmann på området i overensstemmelse med spesielle forhold.

En nyttig mekanisme for utlevering av pulvere ifølge oppfinnelsen i lungene til en pasient er gjennom en bærbar inhalatoranordning som er egnet for tørrpulverinhalering. Mange slike anordninger, som typisk er konstruert for utlevering av antiastmatiske eller antiinflammatoriske midler i åndedrettssystemet, er på markedet. Anordningen er fortrinnsvis en tørrpulverinhalator av en konstruksjon som gir beskyttelse av pulvere overfor fuktighet og ikke har noen risiko for overdosering, dvs. for tilfeldige store doser. I tillegg er så mange av følgende egenskaper som mulig ønsket: Beskyttelse av pulveret overfor lys; høy respirerbar fraksjon og høy lungeavsetning i et bredt intervall for strømningshastighet; lavt avvik med hensyn til dose og respirerbar fraksjon; lav retensjon av pulver i munnstykket; lav adsorpsjon til inhalatoroverflatene; fleksibilitet i dosestørrelse; og lav inhaleringsmotstand.

Inhalatoren er fortrinnsvis en enkeltdose-inhalator selv om en flerdose-inhalator, fortrinnsvis slik som en pustaktivert tørrpulver-multidoseinhalator for multippel anvendelse, kan også anvendes. En egnet multidose-inhalator er beskrevet i EP-B-0069715 og i EP-B-0237507. Inhalatoren som benyttes er fortrinnsvis en pustaktivert tørrpulver-enhetsdoseinhalator for engangsbruk. En foretrukket enhetsdose-inhalator er beskrevet i EP-A-0548166 og i EP-A-0558879.

Et ytterligere aspekt ifølge oppfinnelsen er følgelig anvendelse av et terapeutisk preparat ifølge oppfinnelsen i en inhaleringsanordning. Inhaleringsanordningen tilveiebringer fortrinnsvis beskyttelse av pulveret for inhalering overfor fuktighet og har minimal risiko for overdosering. Inhaleringsanordningen kan for eksempel være en pustaktivert tørrpulver-enhetsdoseinhalator for engangsbruk, eller en pustaktivert tørrpulver-multidoseinhalator for flere gangers bruk.

Ifølge ytteligere et aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringes en tørrpulver-inhaleringsanordning inneholdende det ovenfor definerte terapeutiske preparat.

Et annet viktig aspekt ved oppfinnelsen er fremgangsmåter for fremstilling av et terapeutisk preparat som definert ovenfor.

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgagnsmåte til fremstilling av preparat ifølge oppfinnelsen som karakteriseres ved dannelse av en oppløsning av paratyroidhormon og minst én farmasøytisk akseptabel bærer, fjerning av oppløsningsmidlet ved inndampning eller på annen måte for oppnåelse av et fast stoff, og eventuelt maling av det faste stoffet.

Videre tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte til fremstilling av det oppfunnede preparatet som er karakterisert ved tørrblanding av PTH sammen med en farmasøytisk akseptabel bærer, og eventuell maling og/eller blanding av det faste stoffet.

Det kan videre være nødvendig å mikronisere de aktive forbindelsene og en hvilken som helst bærer i en egnet mølle, for eksempel i en strålemølle ved et eller annet punkt i prosessen, for å frembringe primærpartikler i et størrelsesområde som er passende for maksimal avsetning i den nedre åndedrettskanalen (dvs. under 10 um). Man kan for eksempel tørrblande PTH og bærer, og deretter mikronisere stoffene sammen; alternativt kan stoffene mikroniseres separat og deretter blandes. Når forbindelsene som skal blandes har forskjellige fysikalske egenskaper slik som hardhet og sprøhet, varierer motstanden overfor mikronisering og de kan nødvendiggjøre forskjellige trykk for å bli brutt ned til egnede partikkelstørrelser. Ved mikronisering sammen kan derfor den oppnådde partikkelstørrelsen til en av komponentene bli utilfredsstillende. I et slikt tilfelle ville det være fordelaktig å mikronisere de forskjellige komponentene separat og deretter blande dem.

Det er også mulig først å oppløse den aktive komponenten inkludert, når en ordnet blanding ikke er tilsiktet, en hvilken som helst bærer i et egnet oppløsningsmiddel, f. eks. vann, for å oppnå blanding på det molekylære nivå. Denne prosedyren muliggjør også justering av pH-verdien til et ønsket nivå. De farmasøytisk aksepterte grensene fra pH 3,0 til 8,5 for inhaleringsprodukter må tas hensyn til fordi produkter med en pH-verdi utenfor disse grensene vil bevirke irritasjon og konstriksjon av luftveiene. For å oppnå et pulver, må oppløsningsmidlet fjernes ved hjelp av en prosess som bibeholder den biologiske aktiviteten til PTH. Egnede tørkemetoder inkluderer vakuumkonsentrasjon, åpen tørking, spray-tørking, frysetørking og anvendelse av superkritiske fluider. Temperaturer over 40°C i mer enn noen minutter bør generelt unngås, siden en viss nedbrytning av PTH-materialet kan forekomme. Etter tørketrinnet kan det faste materialet, om nødvendig, males for oppnåelse av et grovt pulver, deretter, om nødvendig, mikroniseres.

Det mikroniserte pulveret kan om ønsket prosesseres for å forbedre strømnings-egenskapene, for eksempel ved tørrgranulering for dannelse av sfæriske agglomerater med overlegne håndteringsegenskaper, før det inkorporeres i den tilsiktede inhalatoranordningen. I et slikt tilfelle vil anordningen bli konstruert for å sikre at agglomeratene blir vesentlig deagglomerert før de kommer ut av anordningen slik at partiklene som kommer inn i pasientens luftveier stort sett befinner seg innenfor det ønskede størrelsesområdet.

Nok et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen er anvendelse av det terapeutiske preparatet ifølge oppfinnelsen til fremstilling av et medikament for behandling av osteoporose. Egnede doser som administreres til en pasient kan være i området 1 -100 ug fullengde-PTH/kg, f. eks. omkring 30 pg/kg.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempler, som skal illustrere oppfinnelsens omfang.

EKSEMPLER

Eksempel 1

/. /. Terapeutisk preparat av PTH 1- 84 for inhalering

En vandig oppløsning med følgende sammensetning fremstilles:

pH-verdien justeres til 5,0. Oppløsningen konsentreres ved inndampning, ved en temperatur på 37°C, over en tidsperiode på ca. en dag. Den oppnådde faste kaken knuses og siktes gjennom en 0,5 mm sikt, og det resulterende pulveret mikroniseres gjennom en strålemølle til partikler av en diameter på ca. 2 pm.

1. 2. Terapeutisk preparat av PTH 1- 34 for inhalering

En vandig oppløsning med følgende sammensetning fremstilles:

Oppløsningen behandles ytterligere som beskrevet i Eksempel 1.1. ovenfor.

1. 3. Terapeutisk PTH- preparat innbefattende en forsterker

En vandig oppløsning med følgende sammensetning fremstilles:

pH-verdien justeres til 5,0. Oppløsningen konsentreres ved inndampning ved en temperatur på 37°C over en periode på ca. en dag. Den oppnådde faste kaken knuses og siktes gjennom en 0,5 mm sikt, og det resulterende pulveret mikroniseres gjennom en strålemølle til partikler av en diameter på ca. 2 pm.

Eksempel 2

Farmakokinetiske studier

2. J. Pulverformulering og inhaleringssystem

Human PTH 1-84 eller PTH 1-34 ble fremstilt ifølge henholdsvis eksemplene 1.1. og 1.3. Pulverformuleringene ble komprimert i støvbeholdere og kontinuerlig utviklet som tørre pulver-aerosoler ved hjelp av et Wright Dust Feed (WDF) apparat. Aerosolene ble utviklet ved avskraping av formuleringene fra tablettene i støvbeholdere. Massestrømmen gjennom WDF-apparatet var 8,0 l/min.

Den inhalerte dosen (ID) ble bestemt ved måling av det inspiratoriske respirasjonsvolumet (ITV) og PTH-konsentrasjonen under inhalering.

2. 2. Behandling

Beagle-hunder (n=5, ved hver formulering) ble berøvet for i 16 timer før inhalering og forsøkene ble utført om morgenene. Hundene ble bedøvet med Plegecil<®> og Penthotal<®>, intubert og eksponert overfor enten PTH 1-34 eller PTH 1-84 i ca. 10 minutter.

Prøver av venøst blod for bestemmelse av PTH-konsentrasjon ble tatt fra halsvenen inn i hepariniserte Vacutainer-rør (2 ml). Prøvene ble oppsamlet før dosering og ved 10,15, 20,30,40,60, 90,120,240 og 360 minutter etter inhaleringsstart (t=0). Fullblodprøvene ble umiddelbart sentrifugert, alternativt holdt i isvann i ca. 20 minutter før sentrifugering, og plasmaet (1 ml) ble utsatt for prøvetagning for PTH-analyse. PTH i plasma ble analysert ved bruk av radioimmunoanalyse (RIA) -kits.

Resultatene (Tabell 1 og Fig. 1) viser klart at inhalering av både PTH 1-34 og PTH 1-84 resulterer i en pulserende serumprofil lik den oppnådd med subkutan administrasjon av PTH, hvilket bekrefter at pulmonal administrasjon av fullengde-PTH, eller et PTH-fragment som vesentlig har de biologiske aktivitetene til fullengde-PTH, vil være effektiv for stimulering av bendannelse og for behandling av osteoporose.

Eksempel 3

Beneffekt

Beneffekten måles i ovarieektomiserte osteopeniske rotter som mineraldensitet som vekt/volum av distalfemuren etter 4 uker med administrasjon; med start 6 uker etter ovarieektomi. De oppnådde resultatene viser at inhalering av fullengde-PTH har en signifikant effekt på femurbendannelse.

Claims (14)

1. Terapeutisk, tørt pulverpreparat som er egnet for inhalering, karakterisert ved at det omfatter (i) som en aktiv substans et paratyroidhorrnon (PTH) som har en aminosyresekvens som i det minste er 90 % homolog med sekvensen vist som SEQ ID NO: 1 i sekvenslisten og som har de biologiske aktivitetene til fullengde-paratyroidhormonet, (ii) en farmasøytisk akseptabel bærer bestående av partikler med en diameter opp til 10 pm (10 mikron), og eventuelt (iii) som en aktiv substans, et stoff som forøker absorpsjonen av PTH i den nedre respirasjonskanalen, slik at minst 50% av nevnte tørre pulver består av (a) partikler med en diameter på opptil 10 pm (10 mikron); eller (b) agglomerater av slike partikler.

2. Terapeutisk preparat ifølge krav 1, karakterisert ved at minst 50% av det tørre pulveret består av (a) partikler med en diameter mellom 1 og 6 pm (1 og 6 mikron) eller (b) agglomerater av slike partikler.

3. Terapeutisk preparat ifølge krav 1, karakterisert ved at minst 50% av den totale massen av paratyroidhorrnon består av partikler med en diameter mellom 1 og 6 pm (1 og 6 mikron).

4. Terapeutisk preparat ifølge krav 1, karakterisert ved at paratyroidhormonet er et human-paratyroidhormon som omfatter aminosyrer 1-84 i sekvensen vist som SEQ ID NO: 1 i sekvenslisten.

5. Terapeutisk preparat ifølge krav 1, karakterisert ved at bæreren er valgt fra mono-, di- og polysakkarider, sukkeralkoholer og andre polyoler.

6. Terapeutisk preparat ifølge krav 1, karakterisert ved at bæreren er laktose.

7. Anvendelse av et terapeutisk preparat ifølge krav 1 i en inhaleringsanordning.

8. Anvendelse ifølge krav 7, hvor inhaleringsanordningen er en pustaktivert tørrpulver-enhetsdoseinhalator for engangsbruk.

9. Anvendelse ifølge krav 7, hvor inhaleringsanordningen er en pustaktivert tørrpulver-multidoseinhalator for flergangsbruk.

10. Tørrpulver-inhaleringsanordning, karakterisert ved at den inneholder det terapeutiske preparatet som definert i krav 1.

11. Fremgangsmåte for fremstilling av et terapeutisk preparat ifølge krav 1, karakterisert ved dannelse av en oppløsning av paratyroidhorrnon og minst én farmasøytisk akseptabel bærer, fjerning av oppløsningsmidlet ved inndampning eller på annen måte for oppnåelse av et fast stoff, og eventuelt maling av det faste stoffet.

12. Fremgangsmåte for fremstilling avet tereapeutisk preparat ifølge krav 1, karakterisert ved tørrblanding av PTH sammen med en farmasøytisk akseptabel bærer, og eventuell maling og/eller blanding av det faste stoffet.

13. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 11 eller 12, karakterisert ved at den omfatter det ytterligere trinnet med mikronisering av preparatet.

14. Anvendelse av et terapeutisk preparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6 til fremstilling av et medikament for behandling av osteoporose.