Доставка в легкие альфа-1-ингибитора протеиназ
Группа изобретений относится к медицине и к системе, содержащей фармацевтический состав, содержащий очищенный, устойчивый, активный альфа-1-ингибитор протеиназ (альфа-1-ИП) в виде готового к применению стерильного раствора, и ингаляционный небулайзер, и к способу ее использования для лечения болезней легких. Группа изобретений позволяет заполнить небулайзер низкоконцентрированным раствором и при этом получить эффективное количество активного альфа-1-ИП внутри легких. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 8 табл., 1 ил.
Настоящее изобретение относится к системе и способам лечения болезней легких, с помощью которой и посредством которых осуществляется введение готового к применению жидкого состава, содержащего альфа-1-ингибитор протеиназ (альфа-1-ИП) в аэрозольном виде в небулайзере. Составы с альфа-1-ИП предназначены для оптимизации доставки активного ингредиента в легкие.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Альфа-1-ингибитор протеиназ и болезнь легких
Альфа-1-ингибитор протеиназ (альфа-1-ИП), известный также как альфа-1-антитрипсин (альфа-1-AT) и ингибитор сериновых протеиназ, представляет собой выделенный из плазмы белок, относящийся к группе ингибиторов сериновых протеиназ. Это гликопротеин, имеющий среднюю молекулярную массу 50 600 дальтонов, продуцируемый печенью и секретируемый в кровеносную систему. Этот белок представляет собой одну полипептидную цепь, с которой имеют ковалентную связь несколько единиц олигосахаридов. Альфа-1-ИП играет роль в управлении деструкции тканей эндогенными сериновыми протеиназами и является наиболее превалирующим ингибитором сериновых протеиназ в плазме крови. Альфа-1-ИП ингибирует inter alia (среди прочих - лат.) трипсин, химотрипсин, различные типы эластаз, кожную коллагеназу, ренин, урокиназу и протеазы полиморфноядерных лейкоцитов.
В настоящее время альфа-1-ИП находит терапевтическое применение для лечения легочной эмфиземы у пациентов, которые имеют генетическую недостаточность альфа-1-ИП, известную также как недостаточность альфа-1-антитрипсина или врожденная эмфизема. Очищенный альфа-1-ИП утвержден для заместительной терапии (известной также как «аугментационная терапия») у этих пациентов. Эндогенная роль альфа-1-ИП заключается в регуляции нейтрофильной эластазы, которая разрушает гетерологичные белки, присутствующие в легких. При отсутствии достаточных количеств альфа-1-ИП эластаза разрушает ткань легких, что со временем приводит к хроническому повреждению тканей легких и эмфиземе.
Кроме того, альфа-1-ИП предложен для лечения пациентов с кистозным фиброзом (КФ), которые страдают рецидивирующими эндобронхиальными инфекциями и синуситом. Основной причиной заболеваемости и смертности среди пациентов с КФ являются болезни легких. Пациенты с КФ переносят мутацию у CFTR-гена, что приводит к неправильно действующему белку CTFR, дефектному транспорту воды и солей и последующим плотным секрециям в легких.
Дефект мембран, вызванный мутацией CFTR, приводит к хроническому воспалению легких и инфекции. У нормальных людей эластаза, секретированная нейтрофилами в ответ на инфекцию, нейтрализуется альфа-1-ИП. Известно, что альфа-1-ИП проникает в ткань легких и экспрессирует свою активность в этой ткани. Однако у пациентов с КФ нерегулированная воспалительная реакция нарушает нормальный баланс протеаза (эластаза)/антипротеаза (альфа-1-ИП). Этот аномальный цикл является деструктивно самоувековечивающимся и приводит к аккумулированию эластазы легких и в конечном итоге к повреждению тканей, деструкции архитектуры легких, сильной легочной дисфункции и в конечном итоге к смерти. Дополнительный альфа-1-ИП может редуцировать вредные воздействия, связанные с чрезмерными количествами эластазы. В международной заявке WO 2005/027821 одного из заявителей настоящего изобретения описываются отвечающий требованию патентоспособности «новизна» состав очищенного, устойчивого, активного альфа-1-ингибитора протеиназ (альфа-1-ИП), предназначенный для внутривенного введения и ингаляции, и способ его приготовления. В этой заявке описывается аэрозольный состав, содержащий примерно от 10% примерно до 20% альфа-1-ИП. Содержание заявки WO 2005/027821 полностью ссылкой включается в настоящее описание.
В настоящее время альфа-1-ИП вводят внутривенно. Например, препараты альфа-1-ингибитора протеиназ для людей под товарными знаками Aralast®, Zemaira® и Prolastin® являются внутривенными составами, показанными для аугментационной терапии у пациентов, имеющих врожденную недостаточность альфа-1-ИП с клинически очевидной эмфиземой. Состав альфа-1-ИП для эффективного введения при ингаляции является крайне желательным и вместе с тем промышленно не выпускается, что связано с проблемами достижения соответствующего количества, необходимой дисперсии и активности белка. В международной заявке WO 2005048985 описываются составы, содержащие альфа-1-ИП, которые, кроме того, содержат стабилизирующий углевод, сурфактант и антиоксидант для стабилизации альфа-1-ИП для использования в качестве лекарственного средства, причем этот предпочтительно приготовлен для введения путем вдыхания.
Доставка фармацевтических составов в легкие
В международной заявке WO 01/34232 некоторых из заявителей настоящего изобретения, содержание которой полностью ссылкой включается в настоящее описание, описывается ингаляционный небулайзер, обеспечивающий большее количество аэрозоля при вдыхании при одновременном уменьшении потерь аэрозоля при выдыхании и остающегося лекарственного средства в баллончике небулайзера. Небулайзер содержит генератор аэрозоля, который распыляет жидкость через вибрирующую диафрагму с размерами частиц, которые эффективно доставляются в легкие. Этот небулайзер в настоящее время продается под торговым наименованием eFlow®. Классические струйные и ультразвуковые небулайзеры обладают недостатком потенциальной денатуризации активного средства высокими срезающими усилиями (струйные и ультразвуковые небулайзеры) и повышения температуры (ультразвуковые небулайзеры). eFlow® содержит механизм «мягкой» аэрозолизации, который минимизирует воздействие на лекарственное средство срезывающих напряжений путем снижения срезывающих напряжений и сокращения времени пребывания в областях срезывающих напряжений и не нагревает жидкий состав. В международных заявках WO 03/026832; WO 2004/014569; WO 2004/052436 и патенте США №5518179 описаны дальнейшие аспекты технологии eFlow®. Использование небулайзера, описанного в WO 01/34232, описывается на примере раствора сальбутамола/сульфата и суспензии будезонида. Альфа-антитрипсин перечислен как потенциальный активный ингредиент для использования в этом небулайзере.
В патенте США №6655379 раскрыты способ и устройство для доставки в легкие состава активного средства с инспираторным расходом активного средства менее 17 л/мин. Состав активного средства может быть в виде сухого порошка, в виде мелкодисперсного распыления или в виде аэрозолированных частиц в смеси с газом-вытеснителем. Это изобретение описывается на примере в конъюгации вдыхаемым порошком инсулина.
Таким образом, остается неудовлетворенной необходимость во вдыхаемых аэрозолях для удобной и эффективной доставки в легкие альфа-1-ИП в активной форме.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к системе и способам лечения болезней легких у пациента, нуждающегося в этом. Предлагаются система и способы для введения пациенту состава, содержащего альфа-1-ИП в виде аэрозоли. Аэрозоль создается мелкодисперсным распылением состава альфа-1-ИП в электронном небулайзере. В частности, небулайзером является электронный небулайзер eFlow®, описанный в международной заявке WO 01/34232, а состав альфа-1-ИП представляет собой готовый к применению раствор высокочистого активного альфа-1-ИП, описанный в международной заявке WO 2005/027821.
Предлагается ингаляционная система, обеспечивающая большие количества активного альфа-1-ИП в нужном месте тканей легких, что позволяет эффективно лечить болезни легких.
Настоящее изобретение частично основано на неожиданном открытии, что доставка в легкие состава, содержащего менее 10% (по массе/объему) альфа-1-ИП, распыленного в небулайзере eFlow®, является экономичной и эффективной. Состав альфа-1-ИП предпочтительно представляет собой готовый к применению стерилизованный жидкий состав, содержащий высокочистый активный альфа-1-ИП. Настоящее изобретение теперь показывает, что активность альфа-1-ИП после распыления остается на уровне выше 90% активности перед распылением, и, благодаря высокой чистоте состава, нет свидетельств димеров, олигомеров или агрегатов, образованных в аэрозоле альфа-1-ИП в результате процесса распыления. Кроме того, большинство капелек аэрозоля имеют размеры менее 5 мкм и, конкретнее, 1-4 мкм, что обеспечивает максимальный прием в периферийных областях легких. Преимущественно использование предлагаемой системы сокращает время ингаляции за счет высокого выходного расхода жидкости активного альфа-1-ИП в легкие.
Кроме того, высокая чистота и высокая активность альфа-1-ИП в сочетании с уникальными особенностями небулайзера, включая принцип «мягкой» аэрозолизации вибрирующей мембраной, который дает в результате низкие срезывающие напряжения на молекулы белка, обеспечивают высокую эффективность и безопасность. Готовый к применению устойчивый жидкий состав, содержащий высокочистый активный альфа-1-ИП, является удобным и обеспечивает повышенную точность дозировки по сравнению с лиофилизированными продуктами.
Несмотря на значительную работу, проведенную за последние десять лет, другие формы вдыхаемого альфа-1-ИП пока не оказались успешными. Сочетание эффективного устройства с быстрой доставкой и высокочистого активного альфа-1-ИП в готовом к применению жидком составе, упакованном в пузырьки с заданной дозой в еще большей степени обеспечивает принятие этого лекарственного средства пациентами по сравнению с внутривенным введением и предыдущими попытками лечения вдыхаемым альфа-1-ИП.
Соответственно, в одном аспекте настоящего изобретения предлагается система для лечения болезней легких, содержащая:
a) фармацевтический состав, содержащий очищенный, устойчивый, активный альфа-1-ингибитор протеиназ (альфа-1-ИП) в виде готового к применению стерильного раствора; и
b) ингаляционный небулайзер, содержащий:
i) аэрозольный генератор, содержащий контейнер для хранения жидкости, содержащий жидкий фармацевтический состав; диафрагму, имеющую первую сторону и противоположную вторую сторону, причем диафрагма имеет несколько отверстий, проходящих через нее с первой стороны ко второй стороне, причем первая сторона соединена с контейнером для хранения жидкости так, что жидкость, заправленная в контейнер для хранения жидкости, приходит в контакт с первой стороной диафрагмы; и вибратор, способный вибрировать диафрагму так, что жидкость, заправленная в контейнер для хранения жидкости, распыляется на второй стороне диафрагмы через отверстия диафрагмы;
ii) смесительную камеру, в которую аэрозольный генератор выталкивает указанный аэрозоль, причем смесительная камера находится в контакте со второй стороной диафрагмы;
iii) клапан вдоха, который открывается для притока окружающего воздуха в смесительную камеру во время фазы вдыхания и закрывается для предотвращения вытекания указанного аэрозоля из смесительной камеры во время фазы выдыхания; и
iv) клапан выдоха, который открывается для выпуска дыхательного воздуха пациента в окружение во время фазы выдыхания и закрывается для предотвращения притока окружающего воздуха во время фазы вдыхания;
отличающаяся тем, что фармацевтический состав распыляется ингаляционным небулайзером для образования аэрозольного состава.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления жидкий состав упаковывается предварительно стерилизованной разовой дозой.
В одном варианте осуществления альфа-1-ИП в фармацевтическом составе очищается из частично очищенной смеси белков посредством процесса, включающего стадию, на которой осуществляют хроматографию на нескольких ионообменных смолах, как описано в международной заявке WO 2005/027821 одного из заявителей настоящего изобретения. Как описано в том изобретении, альфа-1-ИП в фармацевтическом составе предпочтительно очищен из частично очищенной смеси белков посредством процесса, включающего стадию, на которой осуществляют хроматографию по меньшей мере на двух анионообменных смолах и по меньшей мере на одной катионообменной смоле.
В одном варианте осуществления концентрация альфа-1-ИП в фармацевтическом составе ниже 10% (масса/объем). В некоторых вариантах осуществления концентрация альфа-1-ИП находится в пределах между примерно 1% и примерно 5%, предпочтительно равна примерно 2%. В других вариантах осуществления рН фармацевтического состава находится в пределах 6,5-7,5. В еще одних вариантах осуществления фармацевтический состав не содержит стабилизатора белка.
В соответствии с одним вариантом осуществления очищенный альфа-1-ИП имеет чистоту по меньшей мере 90%. В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления очищенный альфа-1-ИП имеет чистоту по меньшей мере 95%, предпочтительнее по меньшей мере 99%. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления по меньшей мере 90% альфа-1-ИП находятся в активной форме.
В другом варианте осуществления масс-медианный диаметр распределения размера аэрозольных капель менее примерно 5 мкм; предпочтительно масс-медианный диаметр аэрозольных капель находится в пределах между примерно 1 мкм и примерно 4 мкм, предпочтительнее между примерно 2,0 мкм и примерно 3,5 мкм и наиболее предпочтительно между примерно 2,5 мкм и примерно 3,3 мкм.
Кроме того, установлено, что очень узкое распределение размеров частиц (о чем свидетельствуют удивительно низкие геометрические стандартные отклонения) обеспечивает направленную доставку лекарственного средства в глубокие легкие. В соответствии с одним вариантом осуществления геометрическое стандартное отклонение ниже примерно 2,0. В соответствии с другим вариантом осуществления геометрическое стандартное отклонение ниже примерно 1,7.
В соответствии с другим вариантом осуществления по меньшей мере 50%, предпочтительно 60%, предпочтительнее 70% и более заправленной номинальной дозы альфа-1-ИП растворяются в каплях, имеющих диаметр примерно от 1,1 мкм примерно до 4,7 мкм.
В соответствии с другим аспектом предлагается способ лечения болезней или нарушения легких, который включает следующие стадии:
стадию, на которой подготавливают систему, в которую включают (а) фармацевтический состав с содержанием очищенного, устойчивого, активного альфа-1-ингибитора протеиназ в виде готового к применению стерильного раствора; и (b) ингаляционный небулайзер, в который включают: i) аэрозольный генератор с контейнером для хранения жидкости с содержанием в нем жидкого фармацевтического состава; диафрагмой с первой стороной и противоположной второй стороной, причем диафрагму выполняют с несколькими отверстиями через нее с первой стороны ко второй стороне, причем первую сторону соединяют с контейнером для хранения жидкости так, что жидкость, которую заправили в контейнер для хранения жидкости, приводят в контакт с первой стороной диафрагмы; и вибратором для вибрирования диафрагмы так, что жидкость, которую заправили в контейнер для хранения жидкости, распыляют на второй стороне диафрагмы через отверстия диафрагмы;
ii) смесительную камеру, в которую аэрозольным генератором выталкивают указанный аэрозоль, причем смесительную камеру приводят в контакт со второй стороной диафрагмы;
iii) клапан вдоха, который открывают для притока окружающего воздуха в смесительную камеру во время фазы вдыхания и закрывают для предотвращения вытекания указанного аэрозоля из смесительной камеры во время фазы выдыхания; и
iv) клапан выдоха, который открывают для выпуска дыхательного воздуха пациента в окружение во время фазы выдыхания и закрывают для предотвращения притока окружающего воздуха во время фазы вдыхания;
отличающийся тем, что фармацевтический состав распыляют ингаляционным небулайзером для образования аэрозольного состава; и
стадию, на которой нуждающемуся в этом пациенту вводят терапевтически эффективное количество аэрозольного состава с содержанием альфа-1-ингибитора протеиназ доставочным средством указанной системы.
В одном варианте осуществления пациенту могут доставлять по меньшей мере 50% заправленной номинальной дозы альфа-1-ИП, предпочтительно 60% и предпочтительнее 70% или более альфа-1-ИП. В соответствии с одним в настоящее предпочтительным вариантом осуществления альфа-1-ИП адсорбируют тканями легких пациента.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления болезнь или нарушение легких выбирают из группы, состоящей из эмфиземы, включая наследственную эмфизему; хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ);
бронхоэктаза (хронического расширения бронхов и (или) бронхиол); фиброзных болезней или нарушений, включая кистозный фиброз, интерстициальный фиброз и саркоидоз легких; туберкулеза; и болезней легких, вторичных ВИЧ.
Альфа-1-ИП необходим для уравновешивания избыточной концентрации нейтрофильной эластазы, присутствующей в эпизодах воспаления и стресса, возникающих при болезнях легких на стадии обострения. Большие количества активного альфа-1-ИП, которые могут доставляться в ткань легких предлагаемыми системой и способом, делают их очень подходящими для лечения болезней легких на стадии обострения.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления система и (или) способ используется для лечения болезней легких на стадии острого обострения болезни. В соответствии с одним вариантом осуществления болезнь выбирается из группы, состоящей из эмфиземы, хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), бронхоэктаза, других паренхиматических или фиброзных болезней легких, включая кистозный фиброз, интерстициальный фиброз и саркоидоз легких, туберкулеза; и болезней легких, вторичных ВИЧ.
В одном варианте осуществления пациентом является человек. Пациентом-человеком может быть взрослый, ребенок постарше или малолетний ребенок.
Эти и другие варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания и формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
На чертеже представлен профиль доставки лекарственного средства с альфа-1-ИП после имитации дыхания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаются система и способы лечения болезни легких у пациента, нуждающегося в этом, с введением готового к применению жидкого фармацевтического состава, содержащего очищенный, устойчивый, активный альфа-1-ингибитор протеиназ (альфа-1-ИП) в виде аэрозоля, создаваемого путем распыления на мелкодисперсные частицы состава альфа-1-ИП, особенно путем распыления на мелкодисперсные частицы состава с альфа-1-ИП в небулайзере eFlow®.
Маршрут ингаляции для лечения респираторных заболеваний обладает несколькими преимуществами над иными маршрутами введения, особенно внутривенным введением: доставка ингаляцией направлена на участок-мишень, так что системная абсорбция является пренебрежимо малой, и побочные эффекты сведены к минимуму; он требует меньших терапевтических доз и, таким образом, является более доступным; он обеспечивает быстрое облегчение симптомов и ожидаемую хорошую переносимость; он представляет собой более удобную форму для пациентов, и поэтому ожидается более широкое принятие его пациентами; и он снижает расходы на лечение как результат эффективного использования дорогого лекарственного средства с использованием устойчивого, очищенного альфа-1-ИП с высокоэффективным небулайзером, таким как eFlow®.
В принципе, терапевтически эффективная система для доставки в легкие аэрозольного альфа-1-ингибитора протеиназ будет проявлять следующие свойства:
1. Капли аэрозоля сохраняют высокую активность альфа-1-ингибитора:
желательна активность выше 90%;
2. Распыление не промотирует димеризацию, олигомеризацию или агрегацию альфа-1-ИП;
3. Медианный размер капель аэрозоля менее 5 мкм;
4. Вдыхаемая фракция не менее 80%;
5. Очень низкое баллистическое количество движения, характеризующееся тем, что в индукционном порте (т.е. искусственной ротовой части глотки) каскадного импактора могут захватываться менее 2% лекарственного средства, растворенного или диспергированного в каплях аэрозоля.
6. Короткое, разовое время лечения примерно 10 минут или менее.
Предлагается система, содержащая чистый альфа-1-ИП, доставляемый посредством небулайзера eFlow®, проявляющая, inter alia, вышеупомянутые преимущественные свойства. Кроме того, предлагается жидкий состав, содержащий альфа-1-ИП в концентрации менее 10% по массе на объем, предпочтительно готовый к применению жидкий состав.
Высокая активность и чистота состава с альфа-1-ИП в сочетании с механизмом мягкой мембранной аэрозолизации обеспечивают доставку высокоактивного альфа-1-ИП. Готовый к применению устойчивый жидкий состав удобен для пользования и облегчает проблему приготовления доз и точности дозировки.
Термины и определения
Для того чтобы это изобретение можно было легче понять, ниже приводятся следующие термины и их определения.
В значении, используемом в тексте настоящего описания, термин «альфа-1-ингибитор протеиназ (альфа-1-ИП)», известный также как альфа-1-антитрипсин (альфа-1-AT), означает гликопротеин, продуцируемый печенью и секретируемый в кровеносную систему. Альфа-1-ИП принадлежит семейству ингибиторов сериновых протеиназ (серпинов) - протеолитических ингибиторов. Этот гликопротеин состоит из одной полипептидной цепи, содержащей один цистеиновый остаток и 12-13% углеводов от общей молекулярной массы. Альфа-1-ИП имеет три участка (сайта) N-гликозилирования в остатках 46, 83 и 247 аспарагина, которые заняты смесями цепочек гликанов сложного типа, состоящих из двух и трех ветвей. Это приводит к нескольким изоформам альфа-1-ИП, имеющим изоэлектрическую точку в пределах 4,0-5,0. Моносахариды, из которых построены гликаны, включают N-ацетилглюкозамин, маннозу, галактозу, фукозу и сиаловую кислоту. Альфа-1-ИП служит в качестве псевдосубстрата для эластазы; эластаза атакует реактивную центральную петлю молекулы альфа-1-ИП, расщепляя связь между остатками метиониназ 58 - сериназ 59 с образованием комплекса альфа-1-ИП - эластаза.
Термин "гликопротеин" в значении, используемом в тексте настоящего описания, относится к белку или пептиду с ковалентной связью с углеводом. Углевод может быть мономерным или состоящим из олигосахаридов.
Термин «небулайзер eFlow®» означает небулайзер, описанный в международной заявке WO 01/34232. Термин «ингаляционный небулайзер» означает небулайзер, содержащий основные элементы небулайзера eFlow и любого эквивалентного небулайзера. Термины «доставка в легкие» и «респираторная доставка» означают доставку альфа-1-ИП пациенту путем ингаляции через рот и в легкие.
Термины «лечить» и «лечение» включают в себя предупреждение, ослабление, улучшение состояния, остановку, сдерживание, замедление или реверсирование развития или снижение тяжести патологических состояний, описанных выше. Как таковые, эти способы включают медицинское терапевтическое (при острых заболеваниях) и профилактическое (для предупреждения) введение в зависимости от обстоятельств.
Термин «кистозный фиброз» или «КФ» означает рецессивно наследственное по аутосоме нарушение, вызванное мутациями в генном кодировании регулятора мембранной проводимости хлорных каналов (CFTR).
Термин "эмфизема" означает патологическое состояние легких, при котором происходит снижение дыхательной функции и часто бездыханность из-за аномального увеличения размера воздушных пространств, вызванного необратимым расширением альвеол и (или) деструкцией альвеолярных стенок нейтрофильной эластазой.
Термин "ХОБЛ или "хроническая обструктивная болезнь легких" означает болезнь легких, характеризующуюся обструкцией потока воздуха, мешающей нормальному дыханию. ХОБЛ занимает четвертое место среди основных причин смерти в Америке, отобрав в 2002 году жизни 120 000 американцев. Курение является основным фактором риска для ХОБЛ: приблизительно 80-90% смертей от ХОБЛ вызываются курением.
Термин "бронхоэктаз" означает врожденное или приобретенное нарушение, связанное с аномальным расширением бронх и (или) бронхиол с деструкцией стенок бронх и (или) бронхиол и трансмуральным воспалением. Наиболее серьезным функциональным результатом измененной анатомии дыхательных путей является сильно ухудшенный клиренс секреций из бронхиального дерева.
Термин "туберкулез" или "ТБ" означает болезнь, вызванную бактериями М. tuberculosis. ТБ является переносимой по воздуху хронической бактериальной инфекцией.
В значении, используемом в тексте настоящего описания, термин "обострение" означает усиление тяжести симптомов в ходе течения болезни, связанное в основном с ухудшением качества жизни. Обострения часто происходят у пациентов с хроническими болезнями легких и особенно у пациентов с недостаточностью альфа-1-ИП. По определению, обострения - это просто ухудшение и (или) усиление симптомов.
Эмфизема и недостаточность альфа-1-ИП
Эмфизема - это патологическое состояние легких, отмеченное аномальным увеличением размера воздушных пространств, приводящим к усиленному дыханию и повышенной подверженности инфекции. Она может вызываться необратимым расширением альвеол или деструкцией альвеолярных стенок. Врожденная эмфизема, известная также как недостаточность альфа-1-антитрипсина или наследственная эмфизема, является генетическим нарушением, которое повышает риск развития самых разных болезней, включая эмфизему легких и цирроз печени. Она вызывается мутацией гена, колирующего для альфа-1-ИП - основного ингибитора сериновых протеиназ организма или серпина. Этот ген находится в длинном плече хромосомы 14 генома человека. Генетическая недостаточность может привести к угрожающей жизни болезни печени у детей и взрослых или к болезни легких у взрослых. В своей классической форме наследственная мутация гена альфа-1-ИП вызывает нарастание аномального альфа-1-ИП в гепатоцитах печени. Печень является основным источником циркуляции альфа-1-ИП, и эта проблема транспорта приводит к низким уровням альфа-1-ИП в крови и ткани. Существуют различные мутации гена альфа-1-ИП, большинство из которых ассоциированы недостаточностью в циркулирующем альфа-1-ИП. Кроме того, идентифицированы генотипы, которые приводят к продуцированию белка, который является дисфункциональным как ингибитор эластазы, и создают повышенный риск эмфиземы, но при нормальном уровне высвобождаются в циркуляцию. По оценкам только в США насчитывается приблизительно 100000 лиц с сильной недостаточностью и примерно миллион носителей по меньшей мере одного дефицитного гена для альфа-1-ИП, и подобное число предположено для населения Европы (источник - Sandhaus 2004, supra). Классическая протеиназная модель патогенеза врожденной эмфиземы была основана на неспособности организма нейтрализовать связанную с эластазой энзиматическую активность, причем эластаза высвобождается из полиморфноядерных лейкоцитов, привлеченных в альвеолы легких при инфекциях. Исходя из характера инициирующего события и клеточной физиологии альфа-1-ИП как ингибитора эластазы, недавно было высказано предположение, что альфа-1-ИП функционирует также как острофазный реагент.
Кистозный фиброз
В соответствии с другим вариантом осуществления предлагаемый способ используют для лечения болезней и нарушений легких, связанных с кистозным фиброзом.
Дефект мембран, вызванный мутацией CFTR, приводит к хроническому воспалению и инфекции легких. Хроническая инфекция нижних дыхательных путей провоцирует персистентный воспалительный отклик в дыхательных путях, приводящий к хронической обструктивной болезни. По мере уменьшения резервов легких пациенты с КФ становятся подверженными эпизодам обострения, характеризующегося ухудшением симптомов респираторной инфекции, особенно Pseudomonas aeruginosa, сопровождаемым резким снижением функции легких.
Утрата функции легких является основной причиной смерти у пациентов, страдающих кистозным фиброзом. Пациенты с объемом форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1) ниже 30% их прогнозируемого значения имеют смертность в течение 2 лет более чем 50%. Нынешний показатель смертности составляет 1,2 смерти на 100 пациентов в год; среднее выживание - 32 года. Из смертей, причина которых была указана, 94% были вызваны кардиореспираторной недостаточностью. Респираторная недостаточность характеризуется усилением одышки, гипоксемией и повышением артериального парциального давления окиси углерода (РСО2). На протяжении своей жизни пациенты с КФ ограничены в своей повседневной деятельности по причине редуцированной функции легких и постоянных инфекций легких как результат их состояния.
Одним из основных побочных эффектов хронической инфекции, связанной с КФ, является хроническое присутствие фагоцитарных нейтрофилов в легких в ответ на бактериальные инфекции и высвобождение различных хемоаттрактантов. Эти лейкоциты секретируют эластазу, которая обладает потенциалом разрушения эластичной ткани легких. Кроме того, показано, что нейтрофилы пациентов с КФ пребывают в состоянии повышенной способности к реагированию и обычно активнее дегранулируют, высвобождая разрушающую ткань эластазу. Таким образом, пациенты с КФ имеют состояние нерегулированной воспалительной реакции, которая нарушает нормальный баланс протеаза (эластаза)/антипротеаза (альфа-1-ИП), приводя к аккумулированию эластазы легких и в конечном итоге к повреждению тканей.
Результаты предыдущих исследований показали, что во многом повреждение легких при кистозном фиброзе является результатом присутствия не нейтрализованной эластазы и других протеаз. Этот аномальный цикл является деструктивно самоувековечивающимся и самораспространяющимся:
повышенный уровень эластазы приводит к рекрутменту большего числа нейтрофилов в легкие, которые в свою очередь секретируют дополнительные протеазы. Этот цикл в еще большей степени нарушает нормальный баланс протеаза (эластаза)/антипротеаза, приводя к деструкции архитектуры легких, сильной легочной дисфункции и в конечном итоге к смерти. Высказано предположение, что добавка дополнительного альфа-1-ИП может редуцировать вредные воздействия, ассоциированные с избыточными количествами эластазы.
Предпочтительно альфа-1-ИП вводится пациентам, страдающим кистозным фиброзом путем ингаляции. Ранее показано (McElvaney et al, 1991), что аэрозолированный альфа-антитрипсин, вводимый пациентам с кистозным фиброзом, суппрессирует нейтрофильную эластазу в жидкости, выстилающей эпителий легких, восстанавливает способность подавлять нейтрофильную эластазу в жидкости, выстилающей эпителий легких, и реверсирует ингибиторное действие жидкости, выстилающей эпителий легких, на способность нейтрофилов эффективно бороться с инфекцими Pseudomonas. Преимущественно аэрозольные составы, содержащие активный альфа-1-ИП, можно легко создавать, используя предлагаемую систему.
Бронхоэктаз
Бронхоэктаз - это аномальное расширение проксимальных средних бронхов (>2 мм в диаметре), вызванное деструкцией мышечных и эластичных компонентов бронхиальных стенок. Он может быть врожденным или приобретенным.
Врожденный бронхоэктаз обычно поражает малолетних детей и детей более старшего возраста и является результатом задержки в развитии бронхиального дерева. Более распространенные приобретенные формы встречаются у взрослых и детей постарше и связаны с инфекционным поражением, нарушением оттока, обструкцией дыхательных путей и (или) нарушением защитных сил организма. Это приводит к повреждению мышечных и эластичных компонентов бронхиальной стенки от провоцирующего инфекционного фактора и ответа организма-хозяина. Последний может частично опосредоваться воспалительными цитокинами, оксидом азота и нейтрофильными протеазами. Кроме того, может повредиться перибронхиальная альвеолярная ткань, что приводит к диффузному перибронхиальному фиброзу.
Результатом является аномальное расширение бронх и (или) бронхиол с деструкцией стенок бронх и (или) бронхиол и трансмуральным воспалением. Наиболее серьезным функциональным результатом измененной анатомии дыхательных путей является сильно ухудшенный клиренс секреций из бронхиального дерева.
Туберкулез
Недавно туберкулез (ТБ) снова стал одной из проблем здравоохранения. Большинство людей, инфицированных Mycobacterium tuberculosis, дают пристанище этой бактерии без симптомов, но у многих развивается активный туберкулез. Каждый год у 8 миллионов людей в мире развивается активный туберкулез и 3 миллиона умирают.
Число случаев туберкулеза резко сократились в 1940-х и 1950-х годах, когда впервые были введены эффективные антибиотикотерапии туберкулеза. В 1985 году число случаев активного туберкулеза в Соединенных Штатах начало снова расти. За спиной возрождения туберкулеза стояли несколько сил, часто взаимосвязанных. Например, особенно подвержены активному туберкулезу лица с ВИЧ/СПИД.
Еще одним факторов в возрождении этой болезни является широкая лекарственная устойчивость М. tuberculosis. Туберкулез с широкой лекарственной устойчивостью (ШЛУ-ТВ) лечить намного труднее. Для лечения ШЛУ-ТВ часто требуется использование специальных противотуберкулезных лекарственных средств, все из которых дают серьезные побочные эффекты. Для того чтобы лечить ШЛУ-ТВ, пациентам, возможно, приходится принимать несколько антибиотиков, по меньшей мере три, на которые бактерии еще реагируют, каждый день в течение времени до двух лет. Но даже при таком лечении примерно 40% больных ШЛУ-ТВ умирают, что происходит и в случае больных со стандартным ТБ, которые не получают лечение. Этим больным необходима паллиативная терапия.
Приготовление альфа-1-ИП
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается очищенный устойчивый состав альфа-1-ИП. Предпочтительно предлагается жидкий состав очищенного, устойчивого альфа-1-ИП. В международной заявке WO 2005/027821 одного из заявителей настоящего изобретения предлагаются фармацевтические составы, содержащие очищенный, устойчивый, активный альфа-1-ИП в виде готового к применению стерильного раствора. Кроме того, в WO 2005/027821 предлагается способ, который объединяет удаление загрязняющих веществ (например, липидов, липопротеинов и других протеинов) и отделение активного от неактивного альфа-1-ИП последовательными стадиями хроматографии. Способ, раскрытый в этом изобретении, пригоден для широкомасштабного производства альфа-1-ИП.
В качестве смеси белков, из которой очищают альфа-1-ИП, предпочтительно используют пасту фракции IV-1 Коэна, но могут включать и другие фракции Коэна, отдельно или в сочетании; плазму человеческой крови; фракции плазмы; или любой белковый препарат с содержанием альфа-1-ИП. Например, этот способ применим для очистки рекомбинантного человеческого альфа-1-ИП из молока трансгенных животных.
В этом случае применения смесь белков, содержащую альфа-1-ИП, диспергируют в водной среде, предпочтительно в воде, с отношением между примерно 20 и примерно 35 литров примерно на 1 кг исходного материала, предпочтительно пасты фракции IV-1 Коэна. рН дисперсии корректируют до пределов рН примерно от 8,0 примерно до 9,5. Корректировкой рН стабилизируют альфа-1-ИП и способствуют растворению альфа-1-ИП в этой дисперсии, тем самым повышая выход продукта. Для повышения растворимости альфа-1-ИП диспергирование могут проводить при повышенной температуре +30-40°С.
Особенным преимуществом этого способа является элиминация загрязнителей или побочных продуктов, которые в противном случае снижают эффективность процессов очистки альфа-1-ИП. В частности, препараты пасты фракции IV-1 Коэна содержат значительное количество липопротеина Аро А-1, который уменьшает поток через колонку и снижает производительность при очистке. В препарате пасты присутствуют и другие нежелательные белки, такие как альбумин и трансферрин. Удаление части этих загрязнителей в соответствии с изобретением, описанное в заявке WO 2005/027821, выполняют в две стадии: (а) стадию, на которой средством для удаления липидов удаляют загрязняющие липиды и липопротеины, и (b) стадию, на которой из водной дисперсии с содержанием альфа-1-ИП осаждают часть загрязняющего белка. Удаление загрязняющих белков без потери альфа-1-ИП позволяет значительно уменьшить размеры оборудования, например размер колонки.
Образовавшийся осадок могут отделять обычным способом, таким как центрифугирование или фильтрование, и затем выбрасывают. Надосадочная жидкость готова для дальнейшей очистки, например, при помощи ионообменной смолы. После этого альфа-1-ИП элюируют из колонки. Раствор обрабатывают для снижения содержания воды и изменения ионного состава обычными способами, такими как диафильтрацией, ультрафильтрацией, лиофилизацией и т.п. или их сочетанием.
В соответствии с одним вариантом осуществления элюат с содержанием альфа-1-ИП, который получают после первой анионообменной хроматографии, концентрируют ультрафильтрацией. Затем проводят диафильтрацию ретентата чистой водой для достижения удельной проводимости в пределах примерно от 3,5 примерно до 4,5 мСм/см.
Для дальнейшей очистки раствора с содержанием альфа-1-ИП, который получают после первой анионообменной хроматографии, этот раствор помещают на катионообменную смолу с тем же видом буфера, что и использовали для стадии анионного обмена, с соответствующими рН и удельной проводимостью, чтобы пропустить и промыть альфа-1-ИП потоком буфера и при этом оставить загрязняющие вещества на катионообменной смоле.
Раствор с содержанием альфа-1-ИП, который получают после катионообменной хроматографии, могут обрабатывать для снижения содержания воды. В соответствии с одним вариантом осуществления раствор концентрируют ультрафильтрацией.
Ионообменную хроматографию используют и для отделения активного альфа-1-ИП от неактивного альфа-1-ИП. Предлагаются также способы отделения активного альфа-1-ИП от других загрязняющих веществ, включая соединения растворителя/детергента, которые используют для инактивации вирусов. Этого отделения добиваются путем второй анионообменной хроматографии. Альфа-1-ИП, который элюируют со стадии второй анионообменной хроматографии, получают не только высокоактивным, но и высокочистым.
На протяжении всего предлагаемого способа используют только один тип буфера с корректировкой при необходимости в этом рН и удельной проводимости на различных стадиях способа. Термины «один тип» или «такой же тип» буфера используются взаимозаменяемо и относятся к буферу с одним конкретным видом анионов.
В соответствии с одним вариантом осуществления в качестве буфера используют любую подходящую комбинацию кислота/соли, которой обеспечивают приемлемую буферную емкость с необходимыми пределами рН на протяжении всего способа очистки альфа-1-ИП. Предпочтительно в качестве буфера, который используют на протяжении всего способа, берут буфер не на основе цитрата, предпочтительнее в качестве буферного раствора аниона используют ацетат.
В соответствии с одним вариантом осуществления предлагаемый способ включает также стадии, на которых осуществляют удаление вирусов и (или) инактивацию вирусов. Способы, которыми осуществляют удаление и инактивацию вирусов, являются известными.
Одним из способов удаления вирусов является фильтрование, предпочтительно нанофильтрация, которой удаляют как оболочечные, так и безоболочечные вирусы. В соответствии с одним вариантом осуществления на стадии удаления вирусов используют фильтрование. В соответствии с другим вариантом осуществления стадию удаления вирусов осуществляют после катионнообменной хроматографии. Обычно раствор с содержанием альфа-1-ИП катионнообменной хроматографии концентрируют, а затем фильтруют путем нанофильтрации.
В соответствии с одним вариантом осуществления используемый способ инактивации вирусов включает стадию, на которой осуществляют обработку растворителем/детергентом. Стадию инактивации вирусов предпочтительно осуществляют до помещения раствора на вторую анионообменную смолу. В соответствии с одним вариантом осуществления в качестве детергента используют полисорбат, а в качестве растворителя - три-n-бутилфосфат. В соответствии с другим вариантом осуществления в качестве детергента используют полисорбат 80. В соответствии с одним вариантом осуществления полисорбат 80 могут добавлять в количестве примерно от 0,8% примерно до 1,3% объема к массе результирующей смеси, и три-n-бутилфосфат могут добавлять в количестве примерно от 0,2 примерно 0,4 мас.% результирующей смеси.
Раствор с содержанием активного, очищенного альфа-1-ИП, который получают после второй анионообменной хроматографии, могут подвергать дальнейшей обработке для получения фармацевтического состава для терапевтических, диагностический или иных целей. Для того чтобы приготовить продукт для терапевтического введения, способ включает также стадии, на которых ионный состав раствора с содержанием очищенного, активного альфа-1-ИП изменяют для получения раствора с содержанием физиологически совместимого иона и полученный раствор стерилизуют. Предлагаемым способом получают очищенный альфа-1-ИП высокой устойчивости.
В соответствии с одним вариантом осуществления фармацевтический состав, описанный в заявке WO 2005/0278 и используемый с предлагаемыми системой и способами, содержит альфа-1-ИП чистотой по меньшей мере 90%, предпочтительно 95%, предпочтительнее 99%. В соответствии с другим вариантом осуществления по меньшей мере 90% альфа-1-ИП находятся в активной форме.
Фармацевтические составы и способы лечения
Термин «фармацевтический состав» предназначен для использования в тексте настоящего описания в более широком смысле и включает препараты, содержащие предлагаемый белковый состав, используемый в терапевтических целях. Фармацевтический состав предназначен для терапевтического использования, должен содержать терапевтическое количество альфа-1-ИП, т.е. количество, необходимое для профилактических или лечебных мер.
В значении, используемом в тексте настоящего описания, термин «терапевтически эффективное количество» означает количество белка или белкового состава, эффективное для лечения состояния у живого организма, которому он вводится в течение определенного периода времени.
Предлагаемые фармацевтические составы могут изготавливаться известными способами, например обычными способами смешивания, растворения, гранулирования, помола, пульверизация, приготовления драже, отмучивания, эмульгирования, инкапсуляции, захватывания или лиофилизации.
Фармацевтические составы для использования в соответствии с настоящим изобретением могут, таким образом, приготавливаться обычным образом с использованием одного или нескольких приемлемых разбавителей или носителей, содержащих наполнители и вспомогательные вещества, облегчающие переработку активных соединений в препараты, которые можно использовать фармацевтическим путем. Правильный состав зависит от выбранного маршрута введения. В соответствии с некоторыми предпочтительными в настоящее время вариантами осуществления предлагаемые фармацевтические составы приготавливаются в форме, подходящей для ингаляции.
Содержащие альфа-1-ИП фармацевтические составы, раскрытые в заявке WO 2005/027821 одного из заявителей настоящего изобретения, являются преимущественными по сравнению с известными к настоящему моменту препаратами, содержащими альфа-1-ИП, поскольку альфа-1-ИП является высоко устойчивым, даже если состав хранится в жидкой форме. Поэтому нет необходимости лиофилизировать препарат с альфа-1-ИП для устойчивого хранения в виде порошка. Впоследствии нет необходимости восстанавливать порошок в жидкость перед использованием для парентерального введения или ингаляции. В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления готовый к применению жидкий фармацевтический состав используют с предлагаемой системой. Жидкий фармацевтический состав может упаковываться в предварительно стерилизованные пузырьки разовой дозы емкостью 0,25-10 мл, изготовленные из стекла или полимерных материалов, или заливаться в пузырьки из полиэтилена или любого иного подходящего полимера, изготовленные, например, процессом выдува/наполнения/запайки, который обычно используют для готовых к применению ингаляционных растворов, емкостью обычно 0,25-5 мл.
Как описано выше, альфа-1-ИП используется для лечения болезней легких.
При внутривенном введении основная часть альфа-1-ИП никогда не доходит до легких. По оценкам, лишь 2% внутривенно введенной дозы доходят до легких (источник - Hubbard & Crystal, 1990).
Поэтому введение альфа-1-ИП ингаляционным маршрутом может быть целительнее, поскольку он непосредственно достигает нижних дыхательных путей. Далее описывается ингаляционный маршрут, который требует меньших терапевтических доз альфа-1-ИП, и, таким образом, дефицитный источник альфа-1-ИП, выделяемого из плазмы крови человека, будет доступен для лечения большего числа больных. Этот маршрут введения может быть и более эффективным при нейтрализации нейтрофильной эластазы, и поэтому предлагаемые система и способ очень подходят для лечения болезней легких в периоды обострения. Кроме того, введение путем ингаляции проще и менее стрессовое для пациента, чем внутривенный маршрут, и уменьшит нагрузку на местную систему здравоохранения (требуя меньшего клинического участия).
Прописи фармацевтических составов для введения маршрутом ингаляции известны. Обычно для введения путем ингаляции активные ингредиенты доставляют в виде аэрозоля из дозированного ингалятора под давлением с использованием подходящего газа-вытеснителя, например дихлордифторметана, трихлорфторметана, дихлортетрафторфторэтана или двуокиси углерода, в виде порошка, вводимого с использованием порошкового ингалятора, или жидкого водного аэрозоля с использованием небулайзера. Небулайзеры для доставки жидкого аэрозоля можно разбить на следующие категории: струйные небулайзеры с потоком воздуха под давлением с использованием переносного компрессора или централизованной подачи воздуха в больнице, ультразвуковые небулайзеры, содержащие пьезокристалл для подачи энергии для получения аэрозоля из ультразвукового фонтана, и новые электронные небулайзеры, основанные на принципе перфорированной вибрирующей мембраны, такие как небулайзер eFlow®. Все принципы распыления предполагают использование водного раствора, подвергающегося срезывающим напряжениям, которые могут негативно повлиять на нежный характер белков, таких как альфа-1-ИП. Однако, как описывается далее, принцип вибрирующей мембраны, используемый в небулайзере eFlow®, позволяет сохранить целостность структуры альфа-1-ИП и поэтому лучше всего подходит для введения альфа-1-ИП в легкие.
Далее описывается, что при использовании небулайзера eFlow® для аэрозолирования высоко очищенного, устойчивого состава альфа-1-ИП (80 мг/4 мл), примерно 70% заправленной номинальной дозы могут доставляться через наконечник с имитируемым синусоидальным характером дыхания (вдыхание: выдыхание=1:1) с 15 вдохами/выдохами в минуту и дыхательным (приливным) объемом 500 мл. Примерно 60% распыленной дозы растворяются в капельках размером 5 мкм или менее, указывая на то, что эти капельки могут откладываться в легких. По общей эффективности предлагаемая система превосходит известные к настоящему времени ингаляционные системы, например система управления ингаляцией «Akita», связанная с кастомизированным небулайзером PARI LC STAR. В отличие от предлагаемых в настоящее время систем остаток лекарственного средства составляет лишь примерно 15% или менее, в то время как у струйного небулайзера, подобного LC STAR, используемого вместе с «Akita», остаток составляет минимум 40% заправленной дозы или больше, т.е. в капельках размером 5 мкм доставляется меньше дозы по сравнению с предлагаемой системой. Этот отвечающий требованию патентоспособности «новизна» отличительный признак обеспечивает более эффективное и экономичное введение лекарственного средства при использовании eFlow® вместе с альфа-1-ИП.
Операционные условия для доставки соответствующей ингаляционной дозы зависят от типа используемого механического устройства. Для некоторых систем доставки аэрозоля, таких как небулайзеры, частота введения и операционное время будут диктоваться, главным образом, количеством активного состава (альфа-1-ИП в соответствии с настоящим изобретением) на единицу объема в аэрозоле. Обычно чем выше концентрация этого белка в растворе небулайзера, тем короче операционное время. Некоторые устройства, такие как дозированные ингаляторы, могут обеспечивать более высокие концентрации аэрозоля, чем другие, и, таким образом, для получения нужного результата будут затрачивать меньшее время. Предлагаемый состав, содержащий менее примерно 10%, предпочтительно менее примерно 5%, высоко очищенного, устойчивого альфа-1-ИП, распыленного в небулайзере eFlow®, является высокоэффективным и экономичным при лечении болезни легких.
В соответствии с одним вариантом осуществления предлагаемые система и (или) способ используется и (или) используются для лечения эмфиземы легких. Известно, что пациенты с недостаточностью альфа-1-ИП имеют в нижних дыхательных путях низкий уровень альфа-1-ИП и высокий уровень нейтрофилов. Это наблюдение подтверждает справедливость гипотезы, что недостаточность альфа-1-ИП предрасполагает пациента к эмфиземе, изменяя в нижних дыхательных путях баланс между нейтрофильной эластазой и антинейтрофильной эластазой. В то время как нормальные лица имеют адекватный экран антинейтрофильной эластазы для защиты нижних дыхательных путей, люди с недостаточностью альфа-1-ИП этого экрана не имеют, что позволяет нейтрофильной эластазе разрушать ткань легких. Таким образом, введение пациенту с эндогенной недостаточностью альфа-1-ИП экзогенного альфа-1-ИП с точной дозой и точном месте может устранить вредные последствия этой недостаточности.
Принципы изобретения можно лучше понять из приведенных ниже примеров, не ограничивающих объем настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
Выражения и сокращения. В тексте настоящего описания используются следующие выражения и сокращения:
КИА: каскадный импактор Андерсена.
Потеря аэрозоля: количество лекарственного средства, найденное на выдыхательных фильтрах в эксперименте с имитацией дыхания (мг или %), т.е. потери лекарственного средства в окружение.
Альфа-1-ИП: альфа-1-ингибитор протеиназ.
Остаток лекарственного средства: масса (мг) лекарственного средства, оставшегося в небулайзере после распыления.
ГСО: геометрическое стандартное отклонение, показатель распределения размера капелек.
ММД: масс-медианный диаметр, рассчитанный по распределению размера капелек, определенному лазерными дифракционными измерениями (мкм),
ММАД: масс-медианный аэродинамический диаметр, рассчитанный по распределению размера капелек, определенному измерениями по методу каскадного импактора (мкм),
ИСП: фармацевтический импактор следующего поколения.
ВФ: вдыхаемая фракция, массовый процент аэрозоля с размерами капелек ≤5 мкм.
OВ: относительная влажность.
Пример 1. Прием альфа-1-ИП с раствором альфа-1-ИП, распыленным небулайзером eFlow®
Вступление
В описываемых ниже исследованиях исследовали характеристики распыления раствора альфа-1-ингибитора протеиназ (альфа-1-ИП) при распылении электронным небулайзером eFlow® (предприятие-изготовитель - компания PARI GmbH, Германия, компания, специализирующаяся на интраназальной доставке лекарственных средств и доставке их в легкие).
Был проведен ряд экспериментов с использованием жидкого состава альфа-1-ингибитора протеиназ (альфа-1-ИП), приемлемого и для инъекций (предприятие-изготовитель - компания Kamada Ltd., Израиль). Использовавшийся электронный ингалятор eFlow® представляет собой систему электронного небулайзера, основанного на принципе вибрирующей мембраны, описанной в международной патентной заявке WO 01/34232. eFlow® разработан для повышения эффективности доставки и использования распыленного лекарственного средства. Это достигается благодаря технологии вибрирующей мембраны, генерирующей аэрозоль с очень узким распределением размеров капелек, нашедшим свое отражение в меньшем ГСО по сравнению со струйными небулайзерами (1,7 против 2,1) (источник - Balcke, et al., 2004). Уникальное конструктивное исполнение небулайзера eFlow® дает в результате снижение процента крупных капель и повышение процента очень мелких капелек и, таким образом, способствует лучшему нацеливанию активного фармацевтического ингредиента, в частности альфа-1-ИП, на легкие. Это особенно важно в случае дорогих лекарственных средств, таких как альфа-1-ингибитор протеиназ.
Целью исследования было ответить на следующие вопросы:
1. Сохраняется ли белковая активность альфа-1-ИП после распыления в eFlow®?
2. Какое количество альфа-1-ИП переносится в капельках размером менее 5 мкм (вдыхаемая доза in-vitro)?
3. Можно ли добиться необходимых размеров капелек примерно 2,5-3,5 мкм?
4. Какое количество альфа- 1-ИП достигает рта пациента при введении дозы 80 мг/4 мл?
5. Сколько времени необходимо для каждого сеанса распыления?
Характеристики небулайзеров в части доставки зависят от характера потока воздуха при прививном дыхании пациента; поэтому для определения доставленной дозы лекарственного средства и времени, необходимого для распыления всего количества состава лекарственного средства, в частности жидкого состава лекарственного средства, использовали имитатор дыхания. Для определения доставленной дозы, остатка лекарственного средства в устройстве и потери аэрозоля при выдыхании (который собирали на так называемых «выдыхательных» фильтрах для обеспечения восстановления количества лекарственного средства) исследовали стандартизованную процедуру дыхания. Провели дополнительный анализ с использованием формы дыхания с меньшим вдохом и продленным временем выдоха, что имитирует форму дыхания пациента с эмфиземой.
Материалы
Электронные небулайзеры eFlow® (предприятие-изготовитель - компания PARI, головка №42008, 42012 и 42013)
Управляющие устройства (PARI, заводские номера DBH5AB0043, DBH5AB0029 и DBH5AB0067)
2%-ный раствор альфа-1-ИП (Kamada, партия А и партия В)
Фильтровальные подушки (PARJ, 041B0523) и корпусы фильтра с клапаном выдоха для дыхательных фильтров (PARI)
Имитатор дыхания (PARI, состоящий из контроллера Movtec 1A MSK, заводской номер 97442-2, и синусоидальный насос, заводской номер 230501 0500, с программным обеспечением PARI COMPAS, версия 1,0)
Каскадный импактор Андерсена (предприятие-изготовитель - компания Copley Scientific, заводской номер 3429)
Фармацевтический импактор следующего поколения (Copley Scientific, NGI-0169)
Комплект программного обеспечения для анализа импактора: CITDAS (Copley Scientific, версия 2,00)
Экстракционный буфер: экстракционный буфер приготовили путем растворения 0,57 г NaH2PO4-H2O и 1,46 г NaCl в воде марки «Milli-Q» и корректировки рН до 6,9-7,7. Объем раствора затем дополнили водой «Milli-Q» до окончательного объема 500 мл.
Методика
Содержание и активность альфа-1-ИП
Для исследования содержания лекарственного средства альфа-1-ИП в составах и испытуемых образцах, полученных при имитации дыхания и измерениях по методу каскадного импактора, образцы собирали на фильтровальные подушки. Фильтровальные подушки экстрагировали фосфатным буфером и собранный альфа-1-ИП анализировали на общее содержание белка, активность альфа-1-ИП и содержание мономеров альфа-1-ИП. Активность альфа-1-ИП определяли путем измерения степени ингибирования протеолитической активности свиной панкреатической эластазы на субстрате сукцинил-аланин-аланин-аланин-р-нитроанилид. Протеолитическую активность определяли метом спектрометрии по скорости появления продукта реакции р-нитроанилида. Степень ингибирования протеолитической активности индуцированного альфа-1-ИП определяли расчетом отношения скорости реакции с не ингибированной активности свиной панкреатической эластазы (без альфа-1-ИП в реакционной среде) к скорости реакции в присутствии альфа-1-ИП. Активность выражена в мг альфа-1-ИП/мл. Присутствие димеров/олигомеров исследовали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с исключением размеров, проводимым с колонкой Zorbax GF-250 GPC.
Распределение размеров капелек аэрозоля
А. Оценка распределения геометрических размеров капелек методом лазерной дифракции (Malvern MasterSizerX). Небулайзер eFlow® подключили через камеру связи, которая обеспечивала увлечение кондиционированного воздуха через небулайзер. Условия испытаний (Т=23±1°С, ОВ=50±5%, расход=20 л/мин) регулировали и контролировали. Среднее распределение размеров капелек рассчитывали по отдельным интервалам измерения по 2000 разверток каждые 10 секунд. Оценку данных лазерной дифракции выполняли по теории Ми, выбрав модель представления 2QAA, входящую в комплект программного обеспечения Malvem.
Б. Распределение аэродинамических размеров капелек исследовали методами каскадного импактора. Использовали два разных метода. Каскадный импактор Андерсена (КИА) - это традиционный тип импактора, который использовался в прошлом для характеризации широкого ассортимента из 30 разных аэрозолей. Фармацевтический импактор следующего поколения (ИСП) - это новый тип импактора, специально разработанный для характеризации фармацевтических аэрозолей (источник - Marple, et al., 2003a, 2003b, 2004) и недавно включенный в Европейскую фармакопею.
Приготовили два контрольных образца (не распыленный альфа-1-ИП), для чего примерно 0,5 г раствора альфа-1-ИП залили в полипропиленовые пробирки и экстракционным буфером откорректировали массу примерно до 13 г. До проведения анализа все образцы хранили при температуре +2…8°С.
Образцы анализировали, используя описанный выше анализ активности альфа-1-ИП, и оценивали в части формы распределения размеров капелек, масс-медианного аэродинамического диаметра, геометрического стандартного отклонения и вдыхаемой части (% капелек размером менее 5 мкм) с использованием пакета программного обеспечения CITDAS.
Определение доставленной дозы альфа-1-ИП имитированием дыхания
Для определения характеристик доставки лекарственного средства системы альфа-1-Hn/eFlow® использовали устройство имитации дыхания при имитированных условиях дыхания. Небулайзер заправили дозой 80 мг/4 мл и подключили к имитатору дыхания, создающему необходимую форму дыхания человека.
Испытания проводили в следующем порядке. Небулайзер подключили к синусоидальному насосу (имитатор дыхания PARI), имитирующему стандартную форму дыхания взрослого человека (дыхательный (приливный) объем 500 мл, 15 вдохов/выдохов в минуту, отношение вдыхание: выдыхание=1:1, форма S, таблица 1). Альтернативно, использовали две измененные формы, которые использовали как модели форм нарушенного дыхания у пациентов с эмфиземой (Е1 и Е2, таблица 1).
Фильтры, которыми собирали вдыхаемый и выдыхаемый аэрозоль («вдыхательный» и «выдыхательный» фильтры соответственно) установили между небулайзером и насосом через Y-образную деталь. В небулайзер заправили 4 мл состава альфа-1-ИП для ингаляции и использовали до распыления всего раствора (время распыления). С трехминутными интервалами распыление прерывали для замены насыщенных фильтров. Аэрозоль (содержащий альфа-1-ИП в качестве лекарственной субстанции) собирали на фильтрах.
Количества альфа-1-ИП, отложившиеся на фильтрах в ходе распыления, использовали для расчета доставленной дозы альфа-1-ИП, т.е. количества, которое вдохнул бы пациент через наконечник, а также количество распыленного альфа-1-ИП, утраченного при выдыхании.
Таблица 1. Формы дыхания, использованные в экспериментах с имитацией дыхания
| S | E1 | Е2 | |
| Дыхательный (приливный) объем (мл) | 500 | 450 | 425 |
| Вдох (с) | 2,0 | 1,0 | 0,9 |
| Выдох (с) | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
Ингаляционные фильтры меняли через 3 и 6 минут и после окончания распыления. Белки экстрагировали с фильтров путем помещения фильтров в полипропиленовую пробирку и добавления 30 г экстракционного буфера. Затем пробирки взбалтывали при частоте вращения 250 мин-1 в течение 30 минут и раствор отделили от фильтров путем сцеживания в новые полипропиленовые пробирки. Количество альфа-1-ИП, оставшегося как остаток внутри небулайзера, измерили путем промывки небулайзера 15 граммами экстракционного буфера.
Величина вдыхаемой дозы in-vitro основана на доставленной дозе с учетом фракции капелек в пределах вдыхаемых размеров, т.е. в пределах <5 мкм. Вдыхаемую дозу in-vitro рассчитали умножением доставленной дозы на вдыхаемую фракцию, определенные при характеризации размера капелек аэрозоля.
Результаты и обсуждение
Активность альфа-1-ИП после распыления
Исследовали две разные партии альфа-1-ИП. В таблице 2 подытожены характеризации альфа-1-ИП до распыления (контроль) и после него (тест).
| Таблица 2 | ||||
| Характеризация альфа-1-ИП после распыления двух разных | ||||
| партий | ||||
| Партия А | Партия В | |||
| Контроль | Тест | Контроль | Тест | |
| Специфическая активность (%) | 0,97 | 0,87 | 1,09 | 1,03 |
| Мономер (%) | 94,3 | 96,4 | 98,3 | 98,0 |
| Димер+олигомер (%) | 5,6 | 3,6 | 1,5 | 1,8 |
| Агрегаты (%) | 0,1 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Результаты испытаний активности альфа-1-ИП показывают, что сохранились 90,0% специфической активности альфа-1-ИП в партии А и 94,5% специфической активности в партии В. Увеличения количества димеров и олигомеров и образования агрегатов не отмечено.
Испытания с имитацией дыхания
Эксперименты с имитацией дыхания проводили с альфа-1-ИП, используя три электронных ингалятора eFlow®. Каждое устройство испытывали дважды (n=6). Использовали объем заправки 4,0 мл, содержавший номинальное количество 80 мг альфа-1-ИП. Имитация дыхания показывает, как заправленная доза распределяется во время ингаляции, т.е. сколько альфа-1-ИП доставляется пациенту в наконечнике, сколько теряет при выдыхании и сколько остается в небулайзере. Результаты распределения лекарственного средства подытожены в таблице 3. Данные показывают мг активного альфа-1-ИП, определенные анализом активности, как описано выше. В этой таблице показано также время распыления, а также относительные количества альфа-1-ИП в процентах от общей заправленной дозы. Профиль доставки лекарственного средства показывает линейное распределение во времени и среднее время распыления 9±0,1 мин (см. чертеж).
| Таблица 3 | ||
| Данные о распределении альфа-1-ИП, полученные имитацией дыхания (n=6) | ||
| Альфа-1-ИП (активность) | ||
| Среднее значение | ± Стандартное отклонение | |
| Доставленная доза (мг) | 65,3 | 3,2 |
| Остаток лекарственного средства (мг) | 14,4 | 3,6 |
| Потеря аэрозоля (мг) | 13,9 | 2,5 |
| Время распыления (мин) | 9,0 | 1,0 |
| Доставленная доза (%) | 70,0 | 3,2 |
| Остаток лекарственного средства (%) | 15,4 | 3,9 |
| Потеря аэрозоля (мг) | 14,9 | 2,6 |
Для проверки, влияет ли на доставленную дозу форма дыхания, провели дополнительные испытания с использованием форм дыхания, которые считаются представляющими пациента, дыхание которого нарушено эмфиземой - формы Е1 и Е2 (см. таблицу 1). Эти испытания провели по два раза для каждой формы. Результаты подытожены в таблице 4; форму Е1 использовали для испытаний 1 и 2, а форму Е2 - для испытаний 3 и 4.
| Таблица 4 | ||||||
| Данные о распределении альфа-1-ИП после распыления с формой дыхания при эмфиземе | ||||||
| Альфа-1-ИП (активность) | ||||||
| Испытание 1 | Испытание 2 | Испытание 3 | Испытание 4 | Среднее значение | ± Стандартное отклонение | |
| Доставленная доза (мг) | 48,2 | 46,5 | 47,1 | 47,0 | 47,2 | 0,6 |
| Остаток лекарственного средства (мг) | 13,2 | 12,7 | 15,2 | 16,9 | 14,5 | 1,7 |
| Потеря аэрозоля (мг) | 16,2 | 17,2 | 12,1 | 0,0* | 11,4 | 6,8 |
| Время распыления (мин) | 10,1 | 10,2 | 7,9 | 7,9 | 9,0 | 1,1 |
| Доставленная доза (%) | 57,1 | 55,2 | 55,9 | 55,5 | 55,9 | 0,7 |
| Остаток лекарственного средства (%) | 15,6 | 15,1 | 18,1 | 19,9 | 17,2 | 1,9 |
| Потеря аэрозоля (%) | 19,1 | 20,4 | 14,3 | 0,0* | 13,5 | 8,1 |
| * Альфа-1-ИП на фильтре не обнаружено: сочли как должное из-за ошибки при экстракции. |
Результаты этих дополнительных экспериментов показывают значения доставленной дозы в пределах 55-57% заправленной дозы. Разницы значений доставленной дозы для этих двух форм не отмечено. Поэтому средние значения рассчитали по всем четырем испытаниям. Серия имитаций дыхания показывает, что через наконечник небулайзера при форме дыхания, отражающей нормально дышащего пациента, могут доставляться примерно 70% заправленной дозы, а при форме сильно нарушенного дыхания по-прежнему могут доставляться примерно 56%.
Распределение размеров капелек
Профили распределения размеров капелек для альфа-1-ИП, распыленного небулайзером eFlow®, оценивали двумя разными методами каскадного импактора и методом лазерной дифрактометрии, как описано в настоящем документе. Все испытания по методу каскадного импактора проводили с 4 мл раствора альфа-1-ИП (20 мг/мл), который распыляли тремя устройствами eFlow®, каждым по два раза (n=6).
Каскадный импактор Андерсена (КИА)
Распределение аэродинамических размеров капелек анализировали с использованием каскадного импактора Андерсена (КИА), оснащенного горловиной по Фармакопее США (предприятие-изготовитель - компания Copley Scientific Instruments, г.Ноттингем, Соединенное Королевство). КИА уравновесили при температуре +18°С с использованием водяной бани. Условия окружения поддерживали при температуре +23°С и относительной влажности 50%. В небулайзер заправили 4 мл состава и подсоединили к горловине по Фармакопее США. Расход воздуха через небулайзер и импактор установили равным 28,3 л/мин. Небулайзер работал до завершения распыления. Затем КИА разобрали, пластины и горловину по Фармакопее США сполоснули 10 миллилитрами фосфатного буфера. Содержание лекарственного средства анализировали для каждой стадии импактора и горловины по Фармакопее США отдельно. Масс-медианный аэродинамический диаметр (ММАД) рассчитали по методике Фармакопеи США с использованием комплекта программного обеспечения CITDAS (компания Copley Scientific Instruments, г.Ноттингем, Соединенное Королевство).
Импактор работал со своим калиброванным расходом 28,3 л/мин при температуре +22°С ±2°С и относительной влажности (ОВ) 50±5% в соответствии с опубликованной методикой испытания (Keller et al., 2002; Jaumig, et al., 2004). Белки с пластин КИА экстрагировали 10 миллилитрами экстракционного буфера в течение 30 минут. Впускной канал КИА сполоснули 10 граммами, а небулайзер 15 граммами экстракционного буфера (массу отметили). Распределение размеров капелек при распылении 80 мг/4 мл альфа-1-ИП тремя устройствами eFlow® (каждым по два раза, n=6) подытожено в таблице 5.
Как явствует из данных для КИА в таблице выше, баллистическое количество движения аэрозоля пренебрежимо мало, поскольку в индукционном порту КИА, который действует как искусственное горло, потерь лекарственного средства нет. Основная часть лекарственного средства (примерно 57,7 мг или 72,1%) номинальной дозы содержится в капельках размером примерно 1,1-4,7 мкм, что обеспечивает глубокое отложение альфа-1-ИП в легких на их периферии, которая является участком-мишенью для активности альфа-1-ИП для обеспечения оптимального терапевтического эффекта.
Импактор следующего поколения (ИСП)
Кроме того, проанализировали распределение аэродинамических размеров капелек с использованием фармацевтического импактора следующего поколения (ИСП), оснащенного горловиной по Фармакопее США (предприятие-изготовитель - компания Copley Scientific Instruments, г.Ноттингем, Соединенное Королевство). В небулайзер eFlow® заправили 4 мл состава и подсоединили к горловине по Фармакопее США. Небулайзер работал до завершения распыления, после чего ИСП разобрали. Содержание лекарственного средства анализировали для каждой стадии импактора и горловины по Фармакопее США отдельно. Масс-медианный аэродинамический диаметр (ММАД) рассчитали по методике Фармакопеи США с использованием комплекта программного обеспечения CITDAS (компания Copley Scientific Instruments, г.Ноттингем, Соединенное Королевство).
ИСП работал с расходом 15±0,5 л/мин при температуре +22 ±2°С и относительной влажности (ОВ) 50 ±5%. Чаши ИСП взвесили до заправки и после нее. Альфа-1-ИП на отдельных стадиях экстрагировали 10 миллилитрами экстракционного буфера в течение 30 минут. Впускной канал ИСП сполоснули 20 граммами, а небулайзер 15 граммами экстракционного буфера (массу отметили). Распределение размеров капелек при распылении 80 мг/4 мл альфа-1-ИП тремя устройствами eFlow® (каждым по два раза, n=6) подытожено в таблице.
Как явствует из данных для ИСП, баллистическое количество движения аэрозоля пренебрежимо мало, поскольку утрачено и захвачено в индукционном порту ИСП, который действует как искусственное горло, лишь 0,2 мг (т.е. 0,25%) номинальной дозы. Основная часть лекарственного средства (примерно 61,9 мг или 77,4%) номинальной дозы содержится в капельках размером примерно 1,36-3,3 мкм. Эти результаты еще раз подтверждают результаты, полученные с каскадными импакторами, свидетельствуя о том, что введение альфа-1-ИП путем ингаляции с использованием небулайзера eFlow® является высокоэффективным при направленной доставке альфа-1-ИП к мишени - альвеолам легких, где его активность требуется в наибольшей степени.
Лазерная дифракция
Распределение геометрических размеров капелек характеризовали с использованием дифрактометра Mastersizer Х (предприятие-изготовитель -компания Malvern Instruments, г.Герренберг, Германия). Условия окружения поддерживали при температуре +23°С и относительной влажности 50%. Расход воздуха через небулайзер и дифрактометр установили равным 1 л/мин. Масс-медианный диаметр (ММД) рассчитали по теории Ми, выбрав модель представления 2QAA, входящую в комплект программного обеспечения Malvem.
Сравнение параметров распределения размеров после распыления альфа-1-ИП, полученных методом лазерной дифракции или каскадного импактора с использованием импакторов ИСП и КИА, приведено в таблице 7.
| Таблица 7 | ||||||
| Параметры распределения размеров капелек после распыления альфа-1-ИП, полученные методом лазерной дифракции или каскадного импактора с использованием импакторов ИСП и КИА (n=6) | ||||||
| Лазерная дифракция | ИСП | КИА | ||||
| Среднее значение | Стандартное отклонение | Среднее значение | Стандартное отклонение | Среднее значение | Стандартное отклонение | |
| ММД/ММАД (мкм) | 3,1 | 0,1 | 3,1 | 0,1 | 3,3 | 0,1 |
| ГСО | 1,5 | 0,0 | 1,5 | 0,1 | 1,4 | 0,1 |
| ВФ(<5 мкм)(%) | 87,9 | 2,2 | 87,4 | 2,7 | 90,3 | 2,6 |
Как явствует из таблицы 7, результаты, полученные методами лазерной дифракции и импактора с использованием ИСП и КИА, хорошо согласуются.
Характеризация распределения размеров капелек аэрозоля тремя разными методами с использованием раствора альфа-1-ИП и электронного небулайзера eFlow® показывает размер масс-медианного диаметра в пределах примерно от 3,1 мкм примерно до 3,3 мкм и вдыхаемую фракцию капелек размером менее 5 мкм между 87% и 90%. При умножении этих значений на доставленную дозу, определенную измерениями при имитации дыхания (см. таблицу 4), вдыхаемая фракция имеет значения в пределах 57-59 мг на ингаляцию. Кроме того, установлены удивительно низкие геометрические стандартные отклонения (ГСО), свидетельствующие об очень узком распределении размеров капелек, что обеспечивает направленную доставку лекарственного средства в глубокие легкие.
Вдыхаемая доза, скорость доставки лекарственного средства и скорость доставки вдыхаемого лекарственного средства
Значение вдыхаемой дозы in-vitro получили по доставленной дозе, определенной в эксперименте с имитацией дыхания, и вдыхаемой фракции, т.е. часть лекарственного средства альфа-1-ИП, содержащаяся в капельках размером <5 мкм. Оценка вдыхаемой фракции при трех разных методах придания размеров капелек дала очень близкие (в пределах между 87,4 и 90,3%) со средним значением 88,5±2,15% для всех методов. Это значение используется для расчета вдыхаемой дозы. Скорость доставки лекарственного средства и скорость доставки вдыхаемого лекарственного средства рассчитываются путем деления соответствующих доз на время распыления. В таблице 9 подытожены данные для n=6.
| Таблица 9 | ||
| Вдыхаемая доза, скорость доставки лекарственного средства и скорость доставки вдыхаемого лекарственного средства | ||
| КИА | ||
| Среднее значение | ± Стандартное отклонение | |
| Вдыхаемая доза (мг<5 мкм) | 57,8 | 2,90 |
| Вдыхаемая доза (% заправленного количества <5 мкм) | 61,9 | 2,79 |
| Скорость доставки лекарственного средства (мг/мин) | 7,4 | 0,98 |
| Скорость доставки вдыхаемого лекарственного средства (мг <5 мкм/мин) | 6,5 | 0,74 |
Резюме и заключение
В настоящем исследовании in-vitro изучалось распыление раствора альфа-1-ингибитора протеиназ (альфа-1-ИП) с использованием eFlow® - нового электронного небулайзера.
Процесс распыления не причинил этому лекарственному белку значительного повреждения. Активность альфа-1-ИП из двух испытанных партий после распыления небулайзером eFlow® составляла 90,0-94,5% первоначальной активности.
Распределение размеров капелек при использовании небулайзера eFlow® исследовали методами каскадного импактора и лазерной дифракции. В методе каскадного импактора использовали фармацевтический импактор следующего поколения и каскадный импактор Андерсена. В методе лазерной дифракции использовали дифрактометр Malvem Mastersizer X. Целевые пределы размера капелек были 1-4 мкм. Характеризация тремя разными методами показала масс-медианный размер капелек, ММД или ММАД, 3,1-3,3 мкм, что отвечает желаемой цели, и вдыхаемую фракцию 87-90%. ГСО, которое указывает разброс распределения размеров капелек, было примерно 1,5, свидетельствуя об очень узком распределении размеров.
Для оценки времени лечения и доставки альфа-1-ИП были проведены испытания с имитацией дыхания in-vitro с использованием стандартизированной формы дыхания, представляющей взрослого пациента. Объем раствора альфа-1-ИП, заправленного в небулайзер eFlow®, был 4,0 мл (что эквивалентно номинальной дозе 80 мг). Время распыления составило 9,0±0,1 мин. В наконечник небулайзера можно доставлять примерно 65 мг (70%) активного альфа-1-ИП. Исходя из вдыхаемых фракций, определенных по распределению размеров капелек, можно рассчитать вдыхаемую дозу in-vitro: примерно 58 мг (62%). И дополнительные испытания с формой дыхания, представляющей пациента, страдающего тяжелой эмфиземой, дали доставленную дозу in-vitro 47 мг (56%).
Результаты вышеупомянутого исследования in-vitro показали, что распыление альфа-1-ИП с использованием небулайзера eFlow® создает аэрозоль, подходящий для достижения легких пациентов. Ингаляция альфа-1-ИП небулайзером eFlow® обеспечивает доставку молекул лекарственного средства непосредственно на участок действия и уменьшает необходимое количество этого дефицитного и дорогого лекарственного средства. Ингаляция альфа-1-ИП может помочь добиться легкого, быстрого и эффективного лечения и может позволить большему числу пациентов, страдающих болезнью легких, получить лечение.
Приведенное выше описание конкретных вариантов осуществления настолько полно раскрывает общий характер изобретения, что другие могут, применяя современные знания, легко изменить и (или) адаптировать эти конкретные варианты осуществления для различных применений без чрезмерного экспериментирования и без отступления от общей концепции, и поэтому эти адаптации и изменения должны пониматься в смысле и пределах эквивалентов раскрытых вариантов осуществления. Следует понимать, что фразеология или терминология, использованные в тексте настоящего описания, служат цели описания, а не ограничения объема настоящего изобретения, и стадии осуществления различных раскрытых систем, способов и функций могут принимать самые разнообразные альтернативные формы в пределах сущности и объема настоящего изобретения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Система для лечения болезней легких, содержащая:
a) фармацевтический состав, содержащий очищенный, устойчивый, активный альфа-1-ингибитор протеиназ (альфа-1-ИП) в виде готового к применению стерильного раствора; и
b) ингаляционный небулайзер, содержащий:
i) аэрозольный генератор, содержащий: контейнер для хранения жидкости, содержащий жидкий фармацевтический состав;
диафрагму, имеющую первую сторону и противоположную вторую сторону, причем диафрагма имеет несколько отверстий, проходящих через нее с первой стороны ко второй стороне, причем первая сторона соединена с контейнером для хранения жидкости так, что жидкость, заправленная в контейнер для хранения жидкости, приходит в контакт с первой стороной диафрагмы; и вибратор, способный вибрировать диафрагму так, что жидкость, заправленная в контейнер для хранения жидкости, распыляется на второй стороне диафрагмы через отверстия диафрагмы;
ii) смесительную камеру, в которую аэрозольный генератор выталкивает указанный аэрозоль, причем смесительная камера находится в контакте со второй стороной диафрагмы;
iii) клапан вдоха, который открывается для притока окружающего воздуха в смесительную камеру во время фазы вдыхания и закрывается для предотвращения вытекания указанного аэрозоля из смесительной камеры во время фазы выдыхания; и
iv) клапан выдоха, который открывается для выпуска дыхательного воздуха пациента в окружение во время фазы выдыхания и закрывается для предотвращения притока окружающего воздуха во время фазы вдыхания;
отличающаяся тем, что фармацевтический состав распыляется ингаляционным небулайзером для образования аэрозольного состава, причем, по меньшей мере, 90% альфа-1-ИП находится в активной форме.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что очищенный, устойчивый альфа-1-ингибитор протеиназ очищается из частично очищенной смеси белков посредством процесса, включающего стадию элюирования из нескольких ионообменных смол.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что очищенный, устойчивый альфа-1-ингибитор протеиназ очищается из частично очищенной смеси белков посредством процесса, включающего стадию элюирования, по меньшей мере, из двух анионообменных смол и, по меньшей мере, одной катионообменной смолы.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что рН фармацевтического состава находится в пределах 6,5-7,5.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что концентрация очищенного, устойчивого альфа-1-ингибитора протеиназ ниже 10% (мас./об.).
6. Система по п.5, отличающаяся тем, что концентрация очищенного, устойчивого альфа-1-ингибитора протеиназ находится в пределах между примерно 1% и примерно 5%.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что концентрация очищенного, устойчивого альфа-1-ингибитора протеиназ равна примерно 2%.
8. Система по п.1, отличающаяся тем, что очищенный, устойчивый альфа-1-ингибитор протеиназ имеет чистоту, по меньшей мере, 90%.
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что очищенный, устойчивый альфа-1-ингибитор протеиназ имеет чистоту, по меньшей мере, 95%.
10. Система по п.8, отличающаяся тем, что очищенный, устойчивый альфа-1-ингибитор протеиназ имеет чистоту, по меньшей мере, 99%.
11. Система по п.1, отличающаяся тем, что масс-медианный диаметр аэрозольных капелек, создаваемых ингаляционным небулайзером, менее примерно 5 мкм.
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что масс-медианный диаметр аэрозольных капелек находится в пределах между примерно 1,0 мкм и примерно 4,0 мкм.
13. Система по п.11, отличающаяся тем, что масс-медианный диаметр аэрозольных капелек находится в пределах между примерно 2,0 мкм и примерно 3,5 мкм.
14. Система по п.11, отличающаяся тем, что масс-медианный диаметр аэрозольных капелек находится в пределах между примерно 2,5 мкм и примерно 3,3 мкм.
15. Система по одному из пп.11-14, отличающаяся тем, что геометрическое стандартное отклонение (ГСО) ниже примерно 2,0.
16. Система по п.15, отличающаяся тем, что геометрическое стандартное отклонение (ГСО) ниже примерно 1,7.
17. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, 60% альфа-1-ИП растворены в аэрозольных капельках размером менее примерно 5 мкм.
18. Способ лечения болезней или нарушения легких, включающий:
стадию, на которой подготавливают систему, в которую включают (а) фармацевтический состав с содержанием очищенного, устойчивого, активного альфа-1-ингибитора протеиназ (альфа-1-ИП) в виде готового к применению стерильного раствора; и (b) ингаляционный небулайзер, в который включают
i) аэрозольный генератор с контейнером для хранения жидкости с содержанием в нем жидкого фармацевтического состава; диафрагмой с первой стороной и противоположной второй стороной, причем диафрагму выполняют с несколькими отверстиями, проходящими через нее с первой стороны ко второй стороне, причем первую сторону соединяют с контейнером для хранения жидкости так, что жидкость, которую заправили в контейнер для хранения жидкости, приводят в контакт с первой стороной диафрагмы; и вибратором для вибрирования диафрагмы так, что жидкость, которую заправили в контейнер для хранения жидкости, распыляют на второй стороне диафрагмы через отверстия диафрагмы;
ii) смесительную камеру, в которую аэрозольным генератором выталкивают указанный аэрозоль, причем смесительную камеру приводят в контакт со второй стороной диафрагмы;
iii) клапан вдоха, который открывают для притока окружающего воздуха в смесительную камеру во время фазы вдыхания и закрывают для предотвращения вытекания указанного аэрозоля из смесительной камеры во время фазы выдыхания; и
iv) клапан выдоха, который открывают для выпуска дыхательного воздуха пациента в окружение во время фазы выдыхания и закрывают для предотвращения притока окружающего воздуха во время фазы вдыхания;
отличающийся тем, что фармацевтический состав распыляют ингаляционным небулайзером для образования аэрозольного состава; и стадию, на которой нуждающемуся в этом пациенту вводят терапевтически эффективное количество аэрозольного состава с содержанием альфа-1-ингибитора протеиназ указанной системой, причем, по меньшей мере, 90% альфа-1-ИП находятся в активной форме.
19. Способ по п.18 для лечения болезней на стадии острого обострения.
20. Способ по одному из пп.18-19, отличающийся тем, что болезнь легких выбирают из группы, в которую включают эмфизему;
хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ); бронхоэктазу;
туберкулез;
паренхиматические или фиброзные ассоциированные болезни и нарушения легких, включая кистозный фиброз, интерстициальный фиброз и саркоидоз легких; и болезни легких, вторичные ВИЧ.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что эмфиземой является наследственная эмфизема.
22. Способ по п.20, отличающийся тем, что паренхиматической или фиброзной ассоциированной болезнью легких является кистозный фиброз.
23. Способ по п.18, отличающийся тем, что пациенту доставляют, по меньшей мере, 50% альфа-1-ИП.
24. Способ по п.18, отличающийся тем, что пациенту доставляют, по меньшей мере, 60% альфа-1-ИП.
25. Способ по п.18, отличающийся тем, что пациенту доставляют, по меньшей мере, 70% альфа-1-ИП.
26. Способ по одному из пп.23-25, отличающийся тем, что альфа-1-ИП абсорбируется тканями легких пациента.
27. Способ по п.18, отличающийся тем, что в качестве пациента берут человека.
