用于調節胰島素和胰島素類似物的藥物動力學和藥效學以及注射位點疼痛的鎂組合物的制作方法
【專利摘要】已經針對皮下注射開發了用于調節與速效可注射胰島素調配物相關聯的注射位點疼痛的組合物和方法。所述調配物含有胰島素與鋅螯合劑(例如乙二胺四乙酸(“EDTA”))、溶解/穩定劑(例如檸檬酸)、鎂鹽以及任選地另外的賦形劑的組合。新演示包括速效濃縮胰島素調配物和一種增強可商購的速效類似調配物的吸收的方法，所述方法通過將所述可商購的速效類似調配物與含有加速其吸收的干粉賦形劑的小瓶混合來進行。還描述了用于在投藥時將賦形劑與胰島素混合在一起，同時將所述混合物的滯留時間減到最少的裝置。
【專利說明】用于調節胰島素和胰島素類似物的藥物動力學和藥效學以 及注射位點疼痛的鎂組合物
[0001] 相關申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案主張2012年9月21日申請的美國臨時申請案第61/704,066號、2012 年4月16日申請的第61/624,844號和2013年3月14日申請的美國實用新型申請案第 13/836, 806號的權益，其全部以全文引用的方式并入本文中。

【技術領域】
[0003] 本發明屬于可注射的速效藥物傳遞胰島素調配物和其使用方法以及減少注射時 疼痛的一般領域。

【背景技術】
[0004] 糖尿病概述
[0005] 葡萄糖是由身體全部細胞使用以產生能源并支撐生命的簡單糖。人類在其血液中 隨時需要最低水平的葡萄糖以保持存活。身體產生血糖的主要方式是通過消化食物。當一 個人不能從食物消化獲取葡萄糖時，葡萄糖由組織儲備產生并由肝臟釋放。身體的葡萄糖 水平由胰島素調控。胰島素是由胰腺天然分泌的肽激素。胰島素幫助葡萄糖進入身體細胞 以提供至關重要的能量來源。
[0006]當健康個體開始用餐時，胰腺釋放的胰島素天然地迅速增加，這稱為第一階段胰 島素釋放。除提供足以處理從食物消化進入血液中的葡萄糖的足夠胰島素之外，第一階段 胰島素釋放還充當使肝臟在食物消化開始的同時停止制造葡萄糖的信號。因為肝臟不產生 葡萄糖并且存在足夠的另外的胰島素來處理來自消化的葡萄糖，所以健康個體的血糖水平 保持相對恒定并且其血糖水平不會變得太高。
[0007] 糖尿病的疾病特征在于血糖水平異常高和胰島素水平不足。存在兩種主要類型的 糖尿病-1型和2型。在1型糖尿病中，身體不產生胰島素。在2型糖尿病早期，盡管胰腺 的確產生胰島素，但身體不在正確的時間產生胰島素或身體細胞忽略胰島素，這一病狀稱 為胰島素抗性。
[0008]即使在出現任何其它癥狀之前，2型糖尿病最先影響之一是食物誘導的第一階段 胰島素釋放缺失。在不存在第一階段胰島素釋放的情況下，肝臟將不能接收其停止制造葡 萄糖的信號。因此，肝臟將在身體開始通過消化食物而產生新葡萄糖時繼續產生葡萄糖。 因此，患有糖尿病的患者的血糖水平在進食之后變得太高，這一病狀稱為高血糖癥。高血糖 癥造成葡萄糖非天然地附著到血液中的某些蛋白質上，干擾所述蛋白質進行其維持小血管 完整性的正常功能的能力。隨著在每一次用餐之后出現高血糖癥，微小血管最終破裂和滲 漏。高血糖癥的長期不良作用包括失明、腎臟功能喪失、外周的神經破壞和感覺喪失以及循 環不佳，可能需要截肢。
[0009] 在用餐后兩小時與三小時之間，未經治療的糖尿病患者的血糖變得極高，以至于 胰腺接收信號而分泌過大量胰島素。在患有早期2型糖尿病的患者中，胰腺仍可以作出響 應并分泌此大量胰島素。然而，這發生在消化幾乎結束并且血糖水平應開始下降的時候。此 過大量的胰島素具有兩種有害影響。第一，其對已經受破壞的胰腺提出了不恰當的極端要 求，這可能導致胰腺更快惡化并且最終使得胰腺不能產生胰島素。第二，在消化之后的過多 胰島素導致體重增加，這可能進一步加重疾病病狀。
[0010] 用于糖尿病的現行治療和其限制
[0011] 因為患有1型糖尿病的患者不產生胰島素，所以對1型糖尿病的主要治療是每日 強化胰島素療法。2型糖尿病的治療通常以飲食管理和運動開始。盡管在短期內有所幫助， 但僅通過飲食和運動治療對絕大部分患有2型糖尿病的患者并非有效的長期解決方案。當 飲食和運動不再足夠時，開始用各種非胰島素經口藥品治療。這些經口藥品通過增加由胰 腺產生的胰島素的量，通過增加胰島素敏感細胞的敏感性，通過減少肝臟的葡萄糖輸出或 通過這些機制的一些組合來起作用。這些治療有效控制所述疾病的能力有限并且一般具有 明顯副作用，例如體重增加和高血壓。因為非胰島素治療的限制，許多患有2型糖尿病的患 者隨時間推移惡化并且最終需要胰島素療法來支持其代謝。隨著患者胰島素抗性發展，降 低葡萄糖水平所需的胰島素劑量越來越高。最多U-500(每毫升500單位）的濃縮胰島素 對這些患者來說是可商購的，但其由于緩慢吸收概況而限于基礎使用。
[0012] 胰島素療法用于治療糖尿病已經超過80年。此療法通常涉及每天投予若干胰島 素注射。這些注射由每日一次或兩次投予長效基礎注射和在用餐時間注射速效胰島素組 成。盡管確定此治療方案是有效的，但其具有限制。首先，患者一般不愿意用胰島素對自身 進行注射，歸因于針的不便和疼痛。因此，患者傾向于不充分遵守指定治療方案并且常常不 恰當地用藥。
[0013] 更重要的是，即使在適當投予時，胰島素注射并不復制胰島素的天然時間-作用 概況。確切地說，第一階段胰島素釋放在未患有糖尿病的個人中的天然迅速增加使得血液 胰島素水平在葡萄糖從食物進入血液若干分鐘內就上升。相比之下，注射的胰島素緩慢進 入血液，并且胰島素水平峰值在注射普通人類胰島素之后80到100分鐘內出現。
[0014] 潛在的解決方案是在用餐之前立即將胰島素直接注射到糖尿病患者的靜脈中。在 靜脈內注射胰島素的研究中，患者在用餐后3到6小時內展現對其血糖的較好控制。然而， 出于多種醫學原因，在每一次用餐之前靜脈內注射胰島素并非實用療法。
[0015] 胰島素治療的關鍵性改良之一是在1990年代引入速效胰島素類似物，例如 HUMALOG? (賴脯胰島素）、NOVOLOG? (門冬胰島素）和APIDRA? (谷賴胰島素）。 然而，即使用速效胰島素類似物，胰島素水平峰值仍通常在注射后50到70分鐘內出現。因 為速效胰島素類似物并不充分模擬第一階段胰島素釋放，所以使用胰島素療法的糖尿病患 者繼續在開始用餐時存在胰島素水平不足并且在用餐之間存在過多胰島素。胰島素傳遞的 此滯后可能在開始用餐后早期導致高血糖癥。此外，在用餐之間的過量胰島素可能導致血 糖水平異常低，稱為低血糖癥。低血糖癥可能導致精神敏度缺失、錯亂、心率增加、饑餓、出 汗和暈倒。在葡萄糖水平極低時，低血糖癥可能導致意識喪失、昏迷和甚至死亡。根據美國 糖尿病協會（AmericanDiabetesAssociation或ADA),使用胰島素的糖尿病患者平均出現 1. 2次嚴重低血糖事件/年，其中許多事件需要患者前往醫院急診室。
[0016] 胰島素作用的快速性取決于其吸收速度。當以l〇〇IU/ml皮下注射普通人類胰島 素時，調配物主要由因其尺寸和電荷而不容易吸收的六聚物（大致36kDa)構成。位于六聚 物內的是使分子穩定的兩個鋅原子。在注射后，在皮下組織中發生濃度驅動的動力學平衡， 使得六聚物解離成二聚物（約12kDa)，隨后解離成單體（約6kDa)。歷史上，這些普通人類 胰島素調配物需要大致120分鐘來到達最大血漿濃度水平。
[0017]快速起效的胰島素調配物（例如VlAjcct?)描述于美國專利第7, 279, 457號和 美國公開申請案 2007/0235365、2008/0085298、2008/90753 和 2008/0096800 以及斯坦納 (Steiner)等人，糖尿病學（Diabetologia), 51:1602-1606(2008)中。速效胰島素調配物被 設計成用于產生所提供藥物動力學概況甚至比胰島素類似物更快的胰島素調配物，從而避 免使患者在注射后第一小時中變為高血糖和在之后兩到四小時中變為低血糖。VIA.丨ECT? 的快速起始由兩種關鍵性賦形劑的摻雜產生，使胰島素六聚物快速解離成單體和二聚物的 鋅螯合劑（例如EDTA二鈉（EDTA)和/或EDTA二鈉鈣）以及使所解離的單體和二聚物在 被吸收到血液中之前穩定的溶解/穩定劑（例如檸檬酸）（波爾（Pohl)等人，糖尿病科學 和技術雜志（J.DiabetesSci.andTechnology) ,2012. 6 (4) 755-763)。
[0018] 不幸的是，使用此產品的早期臨床試驗顯示注射位點不適。以氯化鈣形式和/或 以EDTA的鈣鹽形式摻雜鈣減少注射位點疼痛，并且支持以下理論：疼痛是因在注射位點附 近的細胞外流體中移除鈣所引起的。然而，添加鈣改變藥物動力學。
[0019] 以相同思考觀念開發濃縮的胰島素調配物；然而，這些調配物具有將超速效與作 用持續時間延長一些組合的獨特特征。其尤其極適合于需要膳食胰島素和基礎胰島素注射 的胰島素抗性個體。在使用此U-400調配物的情況下，因為吸收概況可以滿足膳食和中效 胰島素（即NPH)的需要，所以消除兩次注射的需要。另外，這些濃縮胰島素調配物可以與用 于胰島素抗性患者的胰島素泵一起使用。體積減少可以促使將來設計微型泵或雙激素泵， 例如為人工胰腺而開發的那些泵。
[0020] 本發明的一個目標是提供注射位點不適減少的超速效可注射胰島素組合物的組 合物。本發明的一個目標也是提供用于治療胰島素抗性糖尿病的具體的濃縮胰島素調配 物，其通過增加皮下注射位點的吸收速率來調節可注射胰島素組合物的藥物動力學和藥效 學。


【發明內容】

[0021] 已經開發了用于調節U-100、超快速類似物和注射位點可容忍性有所改良的 U-400超速效可注射胰島素調配物的藥物動力學和藥效學的組合物和方法。所述調配物含 有胰島素與鋅螯合劑（例如乙二胺四乙酸（"EDTA")）、溶解/穩定劑（例如檸檬酸和/或 檸檬酸鈉）、一或多種鎂化合物以及任選地另外的賦形劑的組合。
[0022] 在一個實施例中，所述調配物含有重組人類胰島素、EDTA鈉、溶解/穩定劑（例 如檸檬酸和/或檸檬酸鈉）以及一或多種鎂化合物（例如EDTA鎂、Mg(0H)2、MgS04或其組 合）。在一個特定實施例中，所述鎂化合物是MgS04。鎂化合物的濃度是約0. 1到約10mg/ ml，優選地約0. 1到約5mg/ml，更優選地約0. 1到約2mg/ml，最優選地約0. 2到約2mg/ml。 在一些實施例中，所述調配物含有約0. 2-0. 3mg/mlMg(0H)2(例如0. 282)、約1. 7-2. 0mg/ml EDTA鎂（例如1. 89)和/或約0? 4-0. 5mg/ml硫酸鎂（例如0? 481)。通過優化間甲酚和檸 檬酸根離子濃度來增強穩定性。胰島素在所述調配物中的濃度在100-500單位/毫升之間 變化。
[0023] 在優選實施例中，調配物通過皮下注射投予。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是胰島素的三維示意圖，其顯示暴露表面電荷和由適當尺寸分子（"溶解和螯 合劑"）覆蓋以掩蔽所述電荷。
[0025] 圖2和圖3是在給予MgEDTA胰島素調配物BI0D123和125后，與HUMALOG? 相比較，平均胰島素濃度（mU/L)隨時間（圖2, 0-60分鐘；圖3,0-480分鐘）而變化的圖。
[0026] 圖4和圖5是Mg EDTA胰島素調配物BI0D 123和125與HUMALOG?相比較的 平均GIR(mg/kg/min)隨時間（分鐘）而變化的圖。
[0027] 圖6顯示在糖尿病小型豬中，扣除基線的平均胰島素（實線）和葡萄糖（點線） 與時間的對比。BI0D-530(黑色）和LillyU-500(灰色），土SEM。
[0028]圖7是在糖尿病豬中BI0D-530 (深灰色）、BI0D-531 (淺灰色）和HUMALOG? (黑色）的扣除基線的平均胰島素（實線）和葡萄糖（點線）減少圖。n= 9, 土SEM。
[0029]圖8顯示在小型糖尿病豬中，BI0D-530 (黑色）、BI0D-532 (深灰色）和 BI0D-533(淺灰色）的扣除基線的平均胰島素濃度與時間的對比。n= 9, 土SEM。
[0030] 圖9顯示在糖尿病小型豬中，在投予不同胰島素調配物之后，扣除基線的平均胰 島素（實線）和葡萄糖（點線）與時間的對比。

【具體實施方式】
[0031] 在用餐之前或在用餐結束時立即投予本文所揭示的胰島素調配物。調配物被設計 成比目前出售的速效胰島素或胰島素類似物更快地吸收到血液中。胰島素調配物的關鍵特 征之一是包括鋅螯合劑，所述鋅螯合劑使胰島素的六聚形式解離或分離成胰島素的單體和 /或二聚形式并且在注射后防止再締合成六聚形式或使之減到最少，從而促進注射后快速 吸收到血流中。已經發現在鋅螯合劑（例如EDTA二鈉）的濃度與血液的葡萄糖吸收速度 之間存在系統關系。EDTA濃度的變化改變速效胰島素調配物的藥物動力學和藥效學。
[0032] 在不受理論束縛的情況下，EDTA-檸檬酸-胰島素調配物的注射位點不適的可能 解釋是細胞外鈣與EDTA二鈉的螯合。鈣以大致ImM的濃度處于細胞外流體中，并且對興 奮-收縮偶聯、肌肉功能、神經傳遞素釋放以及細胞代謝來說是必需的。局部鈣缺失可能造 成肌肉痙攣，其是以間歇強直性肌肉收縮為特征并且伴隨著肌原纖維性震顫、感覺異常和 肌肉疼痛的病癥。為避免此相互作用，不應使用從細胞外流體移除鈣的調配物。
[0033] 與相同量的EDTA二鈉相比較，用鈣螯合形式的EDTA(亦即EDTA二鈉鈣）取代EDTA 二鈉可以減少注射位點疼痛。然而，EDTA二鈉鈣稍微延遲體內吸收速率。因此，使用鎂而 非鈣來螯合過量EDTA。向調配物中添加鎂增加注射位點可容忍性并且不改變胰島素吸收速 率。
[0034] 在一個實施例中，所述調配物含有重組人類胰島素、EDTA鈉、溶解/穩定劑（例 如檸檬酸和/或檸檬酸鈉）以及一或多種鎂化合物（例如EDTA鎂、Mg(0H)2、MgS04或其組 合）。在一個特定實施例中，所述鎂化合物是MgS04。鎂化合物的濃度是約0. 1到約10mg/ ml，優選地約0. 1到約5mg/ml，更優選地約0. 1到約2mg/ml，最優選地約0. 2到約2mg/ml。 在一些實施例中，所述調配物含有約0. 2-0. 3mg/mlMg(OH) 2 (例如0. 282)、約1. 7-2.Omg/ml EDTA鎂（例如1. 89)和/或約0? 4-0. 5mg/ml硫酸鎂（例如0? 481)。通過優化間甲酚和檸 檬酸根離子濃度來增強穩定性。胰島素在所述調配物中的濃度在100-500單位/毫升之間 變化。
[0035] I?定義
[0036] 如本文所用，除非另外說明，否則"胰島素"是指人類或非人類、重組、經純化或合 成的胰島素或胰島素類似物。
[0037] 如本文所用，"人類胰島素"是由胰腺分泌的人類肽激素，不論其是從天然來源分 離還是通過基因改變微生物制得的。如本文所用，"非人類胰島素"與人類胰島素相同但來 自動物來源，例如豬或牛。
[0038] 如本文所用，胰島素類似物是改變的胰島素，其不同于由胰腺分泌的胰島素，但仍 可供身體用于進行與天然胰島素相同的作用。通過遺傳工程改造潛在DNA，胰島素的氨基酸 序列可以被改變以改變其吸收、分布、代謝和排泄（absorption,distribution,metabolism ，andexcretion;ADME)特征。實例包括賴脯胰島素、甘精胰島素、門冬胰島素、谷賴胰島素 以及地特胰島素。胰島素也可以以化學方式修飾，例如通過乙酰化。如本文所用，人類胰島 素類似物是改變的人類胰島素，其能夠進行與人類胰島素相同的作用。
[0039] 如本文所用，"螯合劑（chelator/chelatingagent) "是指能夠與鋅離子形成一或 多個鍵的化合物。所述鍵通常是離子鍵或配位鍵。螯合劑可以是無機或有機化合物。螯合 絡合物是其中金屬離子與螯合劑的兩個或兩個以上原子結合的絡合物。
[0040] 如本文所用，"增溶劑"是增加材料在溶劑中（例如胰島素在水溶液中）的溶解度 的化合物。增溶劑的實例包括表面活性劑，例如聚山梨醇酯（TWEEN?);溶劑，例如乙醇； 形成膠束的化合物，例如單硬脂酸氧基亞乙酯；以及pH值調節劑。
[0041] 如本文所用，"溶解 / 穩定劑（dissolution/stabilizationagent或 dissolution/stabilizingagent) "是如使用以下實例中所描述的上皮細胞傳斯維爾板分 析（transwellplateassay)所測量的，相對于相同pH值下的HC1和EDTA，在添加到胰島 素和EDTA中時增強胰島素的輸送和吸收的酸或其鹽。HC1不是溶解/穩定劑，但可以輔助 溶解。檸檬酸在此分析中測量時是溶解/穩定劑。
[0042] 如本文所用，"無機鎂化合物"或"無機鎂鹽"是指其中陰離子不含一或多個碳原子 的化合物。
[0043] 如本文所用，"有機鎂化合物"或"有機鎂鹽"是指其中陰離子含有一或多個碳原子 的化合物。
[0044] 如本文所用，"賦形劑"是除螯合劑或溶解/穩定劑之外的非活性物質，其用作用于 胰島素的載劑或用于輔助產物的制造過程。在這些情況下，使活性物質與賦形劑一起溶解 或混合。
[0045] 如本文所用，"生理pH值"在6. 8與7. 6之間，優選地在7與7. 5之間，最優選地是 約 7. 4。
[0046] 如本文所用，"Cmax"是在投藥之后觀測到的藥物最大濃度或峰值濃度。
[0047] 如本文所用，"Tmax"是出現最大濃度（Cmax)的時間。如本文所用，l/2Tmax是在 血液中出現胰島素半最大濃度（l/2Cmax)的時間。這也可以表示為前期T50%max。
[0048] II.調配物
[0049] 調配物包括胰島素或胰島素類似物、鋅螯合劑和溶解/穩定劑、鎂以及任選地一 或多種其它賦形劑。在優選實施例中，調配物適合于皮下投予并且被快速吸收到皮下組織 中。溶解/穩定劑和螯合劑的選擇、所述溶解/穩定劑和所述螯合劑兩者的濃度以及調配 物所調節到的pH值全部對系統功效具有深刻影響。雖然許多組合具有功效，但選擇優選實 施例是基于包括安全性、舒適性、穩定性、調控概況和性能的原因。
[0050] 在優選實施例中，選擇調配物成分中的至少一者以掩蔽胰島素上的電荷。這被認 為促使胰島素的跨膜輸送并且從而增加所述胰島素的起效和生物可用性兩者。還選擇成分 以形成在水性介質中快速溶解的組合物。優選地，胰島素快速吸收和輸送到血漿中，產生快 速起效，優選地在投藥之后約5分鐘內開始并且在投藥之后約15-30分鐘時達到峰值。
[0051] 螯合劑（例如EDTA)與胰島素內的鋅螯合，從而從胰島素分子中移除所述鋅。這 造成六聚胰島素解離成其二聚和單體形式，并且延遲其在注射后重裝為六聚物狀態。因為 這兩種形式以濃度驅動的平衡形式存在，隨著單體被吸收，更多單體產生。因此，隨著胰島 素單體通過皮下組織被吸收，另外的二聚物分解以形成更多單體。單體形式的分子量小于 六聚形式分子量的六分之一，從而大大增加胰島素吸收的速度和量。就螯合劑（例如EDTA) 和/或溶解/穩定劑（例如檸檬酸）與胰島素的氫鍵來說，人們相信其掩蔽胰島素上的電 荷以便于胰島素跨膜輸送，并且從而增加胰島素的起效和生物可用性兩者。
[0052] 已經發現鎂鹽不明顯地改變藥物動力學概況，同時減少注射位點疼痛。
[0053] 在優選實施例中，添加間甲酚以利用其抗微生物特性和延長存放期。
[0054] 胰島素
[0055] 胰島素或胰島素類似物可用于此調配物中。優選地，所述胰島素是重組人類胰島 素。重組人類胰島素可從多種來源購得。胰島素的劑量取決于其生物可用性和待治療的患 者。取決于個體的胰島素抗性水平，一般以1.5-200IU的劑量范圍包括胰島素。通常，在 100IU小瓶中提供胰島素，不過200、400或500U/ml的其它演示也描述于本文中。在最優選 的實施例中，可注射調配物是含有100U胰島素的lml體積。另外的實施例包括較高濃度胰 島素調配物，最優選的是U-400。
[0056] 存在若干不同類型的商業胰島素可供糖尿病患者使用。這些類型的胰島素根據以 下各者而變化：（1)其到達血流并且開始降低血糖水平所需的時間；（2)胰島素以最大強度 運行的時間；和（3)胰島素持續影響血糖的時間。
[0057] 諫效胰島素
[0058] 速效胰島素打算對來源于用餐期間碳水化合物攝取的葡萄糖有響應。速效胰島 素在1到20分鐘內開始起作用，約一小時后達到峰值并且持續三到五小時。速效胰島素 完全吸收到全身循環中需要約兩小時。速效胰島素包括普通重組人類胰島素（例如由禮 來公司（EliLilly)出售的HUMULIN?和由諾和諾德公司（NovoNordiskA/S)出售的 NOVALIN?)，其在pH7的等滲溶液中投予。牛和豬胰島素也是速效胰島素，其與人類胰 島素存在若干氨基酸差異但在人類中具有生物活性。
[0059] 濃縮胰島素調配物
[0060] 為胰島素抗性個體提供較濃縮形式的胰島素。可商購的調配物優泌林（Humulin) RU-500的作用持續時間極長并且因其緩慢釋放概況而僅適合于基礎使用。
[0061]諫效胰島素
[0062]一些糖尿病患者在用餐時使用速效胰島素，而使用長效胰島素作為'背景'連續胰 島素。此群組包括已經修飾或氨基酸位置有所改變以增強吸收速率的胰島素。
[0063]目前存在三種類型的速效商業胰島素類似物可供使用：賴脯胰島素（賴氨酸-脯 氨酸胰島素，由禮來公司以HUMALOG?出售）、谷賴胰島素（由賽諾菲安萬特公司 (Sanofi-Aventis)以APIDRA?出售）以及門冬胰島素（由諾和諾德公司以NOVOLOG? 出售）。
[0064]中效胰島素
[0065]中效胰島素的壽命比短效胰島素長，但其開始起作用較慢并且到達其最大強度需 要較長時間。中效胰島素通常在注射之后2-4小時內開始起作用，在4-14小時之間的某個 時間達到峰值并且保持有效多達24小時。中效胰島素的類型包括中性魚精蛋白鋅胰島素 (NeutralProtamineHagedorn;NPH)和LENTE胰島素。NPH胰島素含有魚精蛋白，其減緩 吸收速度以使得所述胰島素到達血流所需的時間較長但峰值和壽命較長。中效胰島素可以 在中性pH值下與速效胰島素組合，以減少每日注射總數。
[0066] 立即起效的胰島素與中效胰島素的摻合物：速效胰島素與NPH胰島素的摻合物是 可商購的以在單次注射中滿足膳食和基礎使用需要。這些胰島素摻合物可以基于普通重組 胰島素（HUMULIN?70/30(70%人類胰島素低精蛋白和30%人類胰島素，禮來公司）或 基于類似物（例如HUMALOG?Mix75/25 (75 %賴脯胰島素魚精蛋白懸浮液和25 %賴脯 胰島素溶液）（禮來公司））并且是l〇〇U-ml。這些摻合物使用魚精蛋白胰島素懸浮液（基 于HUMULTN?或HUMALOG?)來延長胰島素與HUMULTN? R(普通人類胰島素）或 HUMALOG? I《一起起作用的作用持續時間以覆蓋膳食需要。
[0067] 長效胰島素
[0068] 長效胰島素的實例是甘精胰島素（以商品名稱LANTUS?出售，賽諾菲安萬特公 司）和地特胰島素（LEVEMIR?,諾和諾德公司）。LANTUS?作用持續時間的延長通常 由皮下注射后pH值從4升高到7來誘導。這改變甘精胰島素的溶解性，產生微沉淀。此微 沉淀在皮下組織中緩慢溶解，使其葡萄糖降低效果維持多達24小時。其與人類胰島素的不 同在于在位置21處是甘氨酸而非天冬酰胺并且在3鏈的羧基端添加有兩個精氨酸。
[0069] 溶解/穩定劑
[0070] 如圖1所示，某些多元酸似乎掩蔽胰島素上的電荷，增強攝取和輸送。相對于并非 電荷掩蔽劑的鹽酸，有效作為溶解/穩定劑的那些酸包括乙酸、抗壞血酸、檸檬酸、谷氨酸、 天冬氨酸、丁二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、己二酸以及其鹽。有效的酸全部是二元酸或多 元酸。舉例來說，如果活性劑是胰島素，那么優選的溶解/穩定劑是檸檬酸和/或檸檬酸鈉。 鹽酸可以與調配物中的任一者組合用于pH值調節，但不是溶解/穩定劑。
[0071] 酸可以直接添加或以于水溶液中解離的鹽形式添加。所述酸的鹽包括乙酸鈉、抗 壞血酸鈉、檸檬酸鈉、谷氨酸鈉、天冬氨酸鈉、丁二酸鈉、反丁烯二酸鈉、順丁烯二酸鈉以及 己二酸鈉。有機酸的鹽可以使用多種堿來制備，包括（但不限于）：金屬氫氧化物、金屬氧 化物、金屬碳酸鹽和碳酸氫鹽、金屬胺以及銨堿，例如氯化銨、碳酸銨等。合適的金屬包括單 價和多價金屬離子。例示性金屬離子包括第I族金屬，例如鋰、鈉和鉀；第II族金屬，例如 鋇、鎂、鈣和鍶；以及類金屬，例如鋁。對含有超過一個羧酸基的有機酸來說，可能需要多價 金屬離子，因為這些離子可以同時與超過一個羧酸基絡合。
[0072] 溶解/穩定劑的范圍對應于與胰島素和EDTA二鈉組合的檸檬酸的有效量。舉 例來說，如果檸檬酸是摩爾質量為大致192克/摩爾的無水檸檬酸，那么9. 37X10_4M到 9. 37X10_2M的所述檸檬酸范圍對應于約0? 18mg/ml到約18mg/ml的重量/體積。在一些實 施例中，無水朽1檬酸的量介于1. 8mg/ml的約50% (0? 9mg/ml)到1. 8mg/ml的約500% (9mg/ ml)的范圍內，更優選地 1. 8mg/ml的約 75% (1. 35mg/ml)到 1. 8mg/ml的約 300% (5. 4mg/ ml)。在一個優選實施例中，無水檸檬酸的量可以是約1. 8mg/ml或約2. 7mg/ml或約3. 6mg/ ml或約5. 4mg/ml。在最優選的實施例中，朽1檬酸的量是2. 7mg/ml可注射調配物。如果使 用例如檸檬酸單水合物或檸檬酸三鈉或另一種檸檬酸而非無水檸檬酸，那么可以調節重量 /體積。
[0073] 當胰島素調配物的pH值在生理pH值范圍內時，優選的溶解/穩定劑是檸檬酸鈉。
[0074] 在一個尤其優選的實施例中，調配物含有EDTA二鈉和檸檬酸的混合物。一般來 說，檸檬酸與EDTA二鈉的比率介于 300:100、例如 100:120、100:100、200:100、150:100、 300:200以及500:100的范圍內。
[0075] 盩合劑
[0076] 在優選實施例中，將鋅螯合劑與胰島素混合。螯合劑可以是離子性或非離子性的。 螯合劑包括乙二胺四乙酸（EDTA)、EGTA、海藻酸、a硫辛酸、二巰基丁二酸（DMSA)、1，2-二 氨基環己烷四乙酸（⑶TA)以及檸檬酸三鈉（TSC)。鹽酸與TSC結合使用以調節pH值，并且 在過程中形成檸檬酸，所述檸檬酸是溶解/穩定劑。
[0077] 螯合劑捕獲來自胰島素的鋅，從而有助于胰島素的單體或二聚形式超過六聚形 式，并且便于將胰島素吸收到投藥位點周圍的組織（例如黏膜或脂肪組織）中。另外，螯合 劑氫可以與胰島素鍵結，從而輔助掩蔽胰島素單體的電荷并且便于跨膜輸送胰島素單體。 [0078] 在優選實施例中，所述螯合劑是EDTA。在最優選實施例中，所述調配物含有胰島 素、EDTA二鈉、氯化鈣以及溶解/穩定劑（例如檸檬酸或檸檬酸鈉）。
[0079] 如果EDTA是摩爾質量為大致292克/摩爾的乙二胺四乙酸，那么2.42X1(T4M到 9. 68X1(T2M的EDTA范圍對應于約0? 07mg/ml到約28mg/ml的重量/體積。EDTA濃度的降 低可以減緩胰島素吸收速率并且延遲葡萄糖對胰島素注射的響應。此濃度的進一步增加所 提供的吸收速率增加可忽略。
[0080] 在優選實施例中，EDTA的量介于1. 8mg/ml的約5% (0. 09mg/ml)到1. 8mg/ml的 約 500% (9mg/ml)的范圍內，更優選地 1. 8mg/ml的約 15% (0? 27mg/ml)到 1. 8mg/ml的約 200% (3. 6mg/ml)。舉例來說，EDTA的量可以是 0?lmg/ml、0. 25mg/ml、l. 0mg/ml、l. 8mg/ml、 2.Omg/ml或 2. 4mg/mlEDTA。
[0081] EDTA濃度的降低可以減緩胰島素吸收速率并且延遲葡萄糖對胰島素注射的響應。 在一個優選實施例中，螯合劑是EDTA二鈉，其量優選地等于或小于2.Omg/ml。此濃度的進 一步增加所提供的吸收速率增加可忽略。在一些實施例中，EDTA是EDTA二鈉與EDTA二鈉 鈣的組合。舉例來說，在一個實施例中，EDTA是約0. 27-0. 3mg/mlEDTA二鈉與約1. 8-2.Omg/ mlEDTA二鈉鈣的組合。在一些實施例中，EDTA是介于約1. 8-2.Omg/ml之間的EDTA二鈉 鈣或EDTA二鈉和CaCl2。
[0082] 鎂化合物
[0083] 所述調配物含有一或多種醫藥學上可接受的鎂化合物。如上文所論述，因內源性 鈣在投藥位點處的絡合，EDTA可以在注射位點處造成刺激。雖然EDTA鈣的摻雜可以改善 此刺激，但向調配物中添加EDTA鈣減緩胰島素吸收。為了使注射位點刺激減到最少或防止 注射位點刺激并且不改變皮下吸收速率，將一或多種鎂化合物并入所述調配物中。
[0084] 鎂化合物可以是無機和/或有機鎂鹽。合適的鎂無機鹽包括（但不限于）氫氧 化鎂（Mg(0H)2);硫酸鎂（MgS04);齒化鎂，例如氯化鎂（MgCl2)、溴化鎂（MgBr2)和碘化鎂 (Mgl2);焦磷酸鎂；七水合硫酸鎂；以及氧化鎂（Mg02)。
[0085] 合適的鎂有機鹽包括（但不限于）EDTA鎂；乳酸鎂；氨基酸螯合物，例如天冬氨酸 鎂；乙酸鎂；碳酸鎂（Mg(C03)2);檸檬酸鎂以及葡糖酸鎂。
[0086] 在特定實施例中，所述一或多種鎂化合物是EDTA鎂、Mg(0H)2、MgS04或其組合。在 一個實施例中，所述一或多種鎂化合物是MgS04。
[0087] 所述一或多種鎂化合物的濃度是約0? 1到約10mg/ml，優選地約0? 1到約5mg/ml， 更優選地約0. 1到約2mg/ml，最優選地約0. 2到約2mg/ml。在一些實施例中，所述調配物 含有約 0? 2-0. 3mg/mlMg(0H)2 (例如 0? 282)、約 1. 7-2.Omg/mlEDTA鎂（例如 1. 89)和 / 或約0? 4-0. 5mg/ml硫酸鎂（例如0? 481)。
[0088] 賦形劑
[0089] 醫藥組合物可以以常規方式使用一或多種生理學上可接受的載劑（包含賦形 劑和助劑）來調配，所述載劑促使將活性化合物加工成可以在醫藥學上使用的制劑。藥 物的調配論述于例如約翰E.胡佛（Hoover,JohnE.)，雷明頓的藥物科學（Remington's PharmaceuticalSciences),馬克出版公司（MackPublishingCo.)，賓夕法尼亞州 伊斯頓（Easton,Pennsylvania) (1975)和H.A.利伯曼（Liberman,H.A.)和L.拉赫曼 (Lachman，L.)編，醫藥劑型（PharmaceuticalDosageForms),馬塞爾?德克爾公司 (MarcelDecker),紐約州紐約（NewYork,N.Y.) (1980)中。
[0090] 在優選實施例中，包括一或多種增溶劑與胰島素一起以促進在水性介質中的快速 溶解。合適的增溶劑包括潤濕劑，例如聚山梨醇酯、甘油和泊洛沙姆（poloxamer);非離子 和離子型表面活性劑；食物酸和堿（例如碳酸氫鈉）；和醇；以及用于pH值控制的緩沖鹽。 在一個優選實施例中，使用鹽酸（HC1)或氫氧化鈉（NaOH)來調節pH值。可注射調配物的 pH值通常在約6. 8-7. 8之間，優選地是約7. 1。
[0091] 使用穩定劑來抑制或延遲藥物分解反應，其包括例如氧化性反應。可以使用多種 穩定劑。合適的穩定劑包括緩沖劑，例如檸檬酸鹽、磷酸鹽和乙酸鹽；多糖，例如纖維素和 纖維素衍生物；硫酸化多糖復合物和簡單醇，例如甘油（glycerol/glycerin/glycerine); 抑菌劑，例如苯酚、苯甲醇、間甲酚（meta-cresol/m-cresol)、2_苯氧基乙醇和對輕基苯甲 酸甲/丙酯；等滲劑，例如氯化鈉、甘油、環氨基酸、氨基酸和葡萄糖；卵磷脂，例如實例天然 卵磷脂（例如蛋黃卵磷脂或大豆卵磷脂）和合成或半合成卵磷脂（例如二肉豆蘧酰基磷 脂酰膽堿、二棕櫚酰基磷脂酰膽堿或二硬脂酰基磷脂酰膽堿；磷脂酸；磷脂酰乙醇胺；磷脂 酰絲氨酸，例如二硬脂酰基磷脂酰絲氨酸、二棕櫚酰基磷脂酰絲氨酸和二花生酰基磷脂酰 絲氨酸；磷脂酰甘油；磷脂酰肌醇；心肌磷脂；鞘磷脂）。另外，溶劑或共溶劑系統（乙醇、 PEG-300、甘油、丙二醇）和增溶劑，例如聚山梨醇酯20/80 ;泊洛沙姆188和山梨糖醇。在 一個實例中，所述穩定劑可以是甘油、抑菌劑和等滲劑的組合。最優選的調配物包括甘油和 間甲酚。甘油的范圍是約l-35mg/ml，優選地約l〇-25mg/ml，最優選地約19. 5-22. 5mg/ml。 間甲酚的范圍是約0. 75-6mg/ml，優選地約1. 8-3. 2mg/ml，最優選地約2或3mg/ml。可以 向調配物中添加氯化鈣以"中和"任何游離EDTA，并且添加檸檬酸鈉和/或檸檬酸以使解 離的單體穩定。當螯合劑是EDTA二鈉時，更通常向調配物中添加氯化鈣。以匹配的大致等 摩爾濃度向EDTA二鈉中進行添加。舉例來說，如果EDTA二鈉是5mM，那么應使用5mM氯化 鈣。有效范圍是EDTA二鈉的80%-120%。用于此的另一個可能的候選者是以類似量添加 的鎂。氯化鈣的范圍是約〇.l-l〇mM，優選地，更優選地約2. 5-7. 5mM，最優選地約5mM。
[0092] 在一些實施例中，胰島素和胰島素類似物制劑的商業制劑可以用作本文所揭示調 配物的胰島素。因此，最終調配物可以包括通常見于胰島素和胰島素類似物商業制劑中的 另外的賦形劑，包括（但不限于）鋅、氯化鋅、苯酚、磷酸鈉、氧化鋅、磷酸氫二鈉、氯化鈉、緩 血酸胺以及聚山梨醇酯20。這些物質也可以在添加本文所描述的螯合劑和解離/穩定劑之 前從這些可商購的制劑中移除。
[0093] 調配物的實例詳細地描述于以下實例中。鈣-EDTA-檸檬酸調配物含有：100U/ml 胰島素、1. 8mg/mlEDTA二鈉f丐、2. 7mg/ml朽1檬酸、20. 08mg/ml甘油以及3.Omg/ml間甲酚 ("BI0D-105"）或100U/ml胰島素或胰島素類似物、1. 8mg/mlEDTA二鈉、2. 7mg/ml檸檬酸、 18.lmg/ml甘油、2.Omg/ml間甲酚以及 5mM氯化鈣（"BI0D-107"）。
[0094] 如表1中所描述來制備含有一或多種鎂化合物的胰島素調配物。
[0095] 表1?鎂-EDTA-胰島素調配物組合物

【權利要求】
1. 一種可注射胰島素調配物，其包含有效量的溶解/穩定劑和有效量的螯合劑和一或 多種鎂化合物以與胰島素中的鋅螯合，以使得注射位點不適與在不存在所述一或多種鎂化 合物的情況下使用EDTA鈉的調配物相比較少。
2. 根據權利要求1所述的調配物，其中所述胰島素是人類重組胰島素。
3. 根據權利要求1所述的調配物，其中所述胰島素是胰島素類似物。
4. 根據權利要求1所述的調配物，其中所述胰島素濃度是100、200、400或500U/mL。
5. 根據權利要求1或2所述的調配物，其中所述一或多種鎂化合物選自由以下各者組 成的群組：無機鎂鹽、有機鎂鹽以及其組合。
6. 根據權利要求4所述的調配物，其中所述無機鎂鹽選自由以下各者組成的群組：氫 氧化鎂（Mg(OH)2);硫酸鎂（Mg(S04)2)化鎂，例如氯化鎂（MgCl 2)、溴化鎂（MgBr2)和碘化 鎂（Mgl2);焦磷酸鎂；七水合硫酸鎂；氧化鎂（Mg02)以及其組合。
7. 根據權利要求4所述的調配物，其中所述有機鎂鹽選自由以下各者組成的群組：EDTA鎂；乳酸鎂；氨基酸螯合物，例如天冬氨酸鎂；乙酸鎂；碳酸鎂（Mg(C03)2);檸檬酸鎂以 及葡糖酸鎂。
8. 根據權利要求1到6中任一權利要求所述的調配物，其中所述一或多種鎂化合物是 Mg (0H) 2、MgS04、EDTA 鎂或其組合。
9. 根據權利要求1到7中任一權利要求所述的調配物，其中所述一或鎂化合物的濃度 是約〇? 1到約l〇mg/ml，優選地約0? 1到約5mg/ml，更優選地約0? 1到約2mg/ml，最優選地 約 0. 2 到約 2mg/ml。
10. 根據權利要求1到7中任一權利要求所述的調配物，其中所述調配物含有約 0? 2-0. 3mg/ml Mg(0H)2、約 1. 7-2. Omg/ml EDTA 鎂、約 0? 4-0. 5mg/ml 硫酸鎂或其組合。
11. 根據權利要求1所述的調配物，其中所述溶解/穩定劑選自由以下各者組成的群 組：乙酸、抗壞血酸、檸檬酸、谷氨酸、丁二酸、天冬氨酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、己二酸以 及其鹽。
12. 根據權利要求1所述的調配物，其中所述溶解/穩定劑形成檸檬酸離子并且pH值 是約7。
13. 根據權利要求11所述的調配物，其中所述溶解/穩定劑是檸檬酸或檸檬酸鈉。
14. 根據權利要求11所述的調配物，其中所述溶解/穩定劑是介于2. 0X1(T4M到 4. 5X1(T3M范圍內的檸檬酸或檸檬酸鈉。
15. 根據權利要求1所述的調配物，其中所述溶解/穩定劑是介于7 X 1(T3M到2 X 1(T2M 范圍內的檸檬酸或檸檬酸鈉。
16. 根據權利要求1所述的調配物，其中所述溶解/穩定劑是約9. 37X10,或約 1. 4X 10_2M的檸檬酸或檸檬酸鈉。
17. 根據權利要求1所述的調配物，其進一步包含氯化鈣。
18. 根據權利要求1所述的調配物，其進一步包含甘油和間甲酚。
19. 根據權利要求1到18中任一權利要求所述的調配物，其中所述螯合劑是EDTA鈉。
20. -種胰島素調配物，其包含100U/ml人類重組胰島素、約1. 5mg/ml無水檸檬酸、約 1. 5mg/ml EDTA鈉、約 18mg/ml 甘油、約 0? 481mg/ml MgS04 以及約 3. Omg/ml 間甲酚，并且pH 值是約7.0。 21?-種胰島素調配物，其包含400U/ml人類重組胰島素、3.6mg/ml EDTA、1.8mg/ml朽1檬酸三鈉、2mg/ml 間甲酚、16mg/ml 甘油、12.12mg/ml 胰島素（400U/mL)以及 0.481mg/ml MgS04。
22. -種治療糖尿病個體的方法，其包含向所述個體注射有效量的根據權利要求1到 21中任一權利要求所述的調配物。
23. -種減少糖尿病個體中注射位點疼痛的方法，其包含向所述個體注射有效量的根 據權利要求1所述的調配物。
【文檔編號】A61K38/28GK104394847SQ201380029323
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年4月16日 優先權日:2012年4月16日
【發明者】羅德里克·波爾, 羅伯特·豪澤, M·李, B·R·威爾遜 申請人:百達爾公司