JPH11240895A - 蛋白質を安定化するための改良された方法 - Google Patents
蛋白質を安定化するための改良された方法Info
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Abstract
の凍結乾燥物が再構成される際に凝集体および粒子の形
成を実質的に防止することができる方法を提供すること
である。 【解決手段】 蛋白質の水性緩衝溶液が凍結され、解凍
され、注入可能な量の区画に分けられて、これらの区画
が凍結乾燥される、蛋白質の薬学的組成物の再構成され
た凍結乾燥物における蛋白質凝集体の形成を防止するた
めの改良された方法であって、蛋白質の水性緩衝溶液が
緩衝性物質としてリン酸カリウム緩衝液を含み、溶液中
でのカリウムイオンとナトリウムイオンとの比が少なく
とも10:1であることを特徴とする方法を、薬学的組成
物の安定な凍結乾燥物を製造するために有利に用いるこ
とができる。
Description
乾燥の工程において、または低温での保存中に、蛋白質
を安定化するための改良された方法に関する。
の蛋白質は不安定であり、水性溶液中および低温(0℃
未満)での保存時、特に凍結および解凍を反復する工程
において活性消失ならびに/または可溶性もしくは不溶
性の凝集体が形成されやすく、これらの凝集体は粒子を
形成して混濁を生じることによって明らかとなる。しか
し、蛋白質の薬学的組成物にとっては、このような凝集
体および/もしくは粒子形成は認容することができな
い、または少なくとも痕跡量のみである必要がある。薬
学的組成物は清澄な溶液である必要があり、それが凍結
乾燥物として存在する場合には、それを再構成した際に
も、可溶性の蛋白質凝集体を含まない清澄で粒子を含ま
ない溶液として得られる必要がある。
よび添加物は数多く知られている。例えば、HSP25など
の熱ショック蛋白質の添加による蛋白質の安定化は、例
えばEP-A 0 599 344に記載されている。ポリオキシプロ
ピレンおよびポリオキシ-エチレンからなるブロックポ
リマー(block polymer)の添加、ならびにリン脂質に
よる抗体の安定化は、EP-A 0 318 081に記載されてい
る。EP-A 0 025 275には、アルギニン、グアニジンまた
はイミダゾールなどの窒素を含む塩基性物質の塩を添加
することによる免疫グロブリンの安定化が記載されてい
る。安定化のためのその他の適した添加物には、ポリエ
ーテル(EP-A 0 018 609)、グリセリン、アルブミンお
よび硫酸デキストラン(米国特許第4,808,705号)、Twe
en(登録商標)20(DE 26 52 636、GB 8514349)などの界
面活性剤、GroEl(Mendoza, J.A. Biotechnol. Tech. 1
0(1991)535〜540)などのシャペロン、クエン酸緩衝
液(国際公開公報第93/22335号)またはキレート剤
(国際公開公報第91/15509号)がある。これらの添加
物は、蛋白質を水性溶液中である程度安定化させること
ができる。しかし、先行技術において知られている方法
には、再解凍中、0℃未満の温度での保存中、または凍
結乾燥後の溶液の再構成時に、可溶性もしくは不溶性の
凝集体がまったく形成されないか、または治療的目的か
らみて無視しうる量のみが形成されるような、凍結およ
び解凍の反復工程の間に蛋白質を安定化するために適し
たものがまったくないことが明らかになった。
スチジン緩衝液、添加物として塩化カルシウムを含み、
高いイオン強度(0.35〜1.2mmol/l NaCl)中に存在す
る、第VIII因子などの血漿蛋白の凍結乾燥物が記載され
ている。
化カリウム、0.01〜10mmol/lの塩化水素リジン、およ
び緩衝性イオンとして0.2〜5mmol/lのヒスチジンを含
む、第VIII因子などの血漿蛋白の凍結乾燥物は、EP-A 0
315 968に記載されている。しかし、ヒスチジン緩衝液
は、蛋白質の凍結乾燥物が再構成される場合には、蛋白
質の安定化ならびに凝集体および粒子の形成防止のため
には適していない。
目的は、蛋白質の薬学的組成物の凍結乾燥物が再構成さ
れる際に凝集体および粒子の形成を実質的に防止するこ
とができる方法を提供することである。
白質の水性緩衝溶液が凍結され、解凍され、注射可能な
量の区画に分けられて、これらの区画が凍結乾燥される
ような、凍結乾燥物から再構成される蛋白質、好ましく
は抗体の、薬学的組成物の溶液中での蛋白質凝集体の形
成を防止するための改良された方法であって、その蛋白
質の水性緩衝液が緩衝性物質としてリン酸カリウム緩衝
液を含み、溶液中でのカリウムおよびナトリウムのイオ
ンの比が10:1またはそれ以上であるような方法に関す
る。この水性緩衝溶液は、好ましくはナトリウムイオン
を本質的にまったく含まない。
量体化または多量体化しようとする傾向のある蛋白質の
薬学的組成物を、中性pHの範囲(pH 6〜8、好ましくは
6.5〜7.5)において安定な薬学的組成物に処方すること
が可能となる。抗体などの蛋白質は、特に、溶液が1回
またはそれ以上の回数にわたって凍結され(選択的には
凍結乾燥され)、再び解凍されると、中性pHの範囲では
凝集する傾向がある。
あって、緩衝液濃度が10から300mmol/lまでの間、好ま
しくは50から250mmol/lまでの間であり、その薬学的組
成物の中に可能な限り少ない数のナトリウムイオンしか
存在せずに、リン酸カリウム緩衝液中にあることが特に
有利である。カリウムおよびナトリウムのイオンの好適
な比は10:1またはそれ以上である。リン酸カリウム緩
衝液が薬学的組成物における緩衝性物質として単独で用
いられ、ナトリウム塩(塩化ナトリウムなど)はまった
く添加されないことが特に好ましい。このような場合に
は、薬学的組成物中にはナトリウムイオンはほとんど存
在しないか、または反復性の凍結もしくは解凍の間に蛋
白質の凝集体の形成を引き起こさないような少量のみが
含まれる。
用いた場合には、製造方法において少なくとも1回凍結
された蛋白質溶液の凍結乾燥物を、混濁を実質的に形成
することなく後に再構成できることが判明した。リン酸
ナトリウム緩衝液、ヒスチジン緩衝液またはクエン酸緩
衝液などの一般的な緩衝液は、このような方法において
主に蛋白質からなる凝集体の形成をもたらし、このため
にかなりの程度の混濁をももたらす。凍結された蛋白質
溶液の共融点は約-15℃よりも高いため、約-15℃よりも
低温ではすでに完全に凍結しており、このためすでにこ
の温度でも、またはより低い温度、好ましくは例えば-2
0℃での保存が可能である。溶液は共融点よりも低温に
なってはじめて完全に凍結するため、このことは、ナト
リウムイオンを含むリン酸緩衝液中の蛋白質は、凍結保
存中(通常は-20℃)および凍結/解凍工程の間に、ナ
トリウムイオンを含まない緩衝液中またはナトリウムイ
オン濃度が非常に低い緩衝液中にある場合よりも高いス
トレスを受けることを意味する。本発明によれば、この
ストレスは上記の製剤形態では回避され、その結果、凝
集体および粒子の形成が抑制される。この製剤形態は、
蛋白質溶液を-20℃で安定的に保存することを可能に
し、これはコスト削減につながる。リン酸カリウム緩衝
液は、リン酸ナトリウム緩衝液とは対照的に、凍結工程
の間のpH変化(pH shift)が極めてわずかである(好ま
しくは最大で±1pH単位、特に好ましくは最大で±0.5pH
単位)。
ン酸緩衝液の濃度は少なくとも10mmol/l、好ましくは
約50mmol/lまたはそれ以上である必要があることが判
明した。薬学的組成物(すなわち、好ましくは再構成さ
れた溶液)における浸透圧は過度に高くない必要がある
ため(これは生理的範囲、好ましくは再構成後に約300m
Osm(±20mOsm、100mOsm〜500mOsmの範囲も適してい
る)であることが有利である)、緩衝性物質、または選
択的には緩衝性物質および塩の合計の濃度は、250〜300
mmol/lを上回るべきではない。緩衝液の濃度は、好ま
しくは区画中で50から250mmol/lまでの間である。しか
し、区画を作成するために用いられる溶液(バルク)の
生産には、より高い濃度の緩衝性物質および/または塩
も認容されうる。
組成物中に塩添加物があることが望ましい場合には、本
発明によれば、同じくナトリウム塩を用いないこと、ま
たはカリウムイオンの濃度よりもかなり低いナトリウム
イオン濃度を選択することが有利である。したがって、
通常は一般的である塩化ナトリウムの代わりに、塩化カ
リウムなどのカリウム塩を添加することが好都合であ
る。しかし、カリウムイオンとナトリウムイオンとの比
が10:1またはそれ以上であれば、少量のナトリウム塩
(例えば約10mmol/lまたはそれ未満)は妨げにならな
いことが判明している。リン酸カルシウムはそのような
添加によって沈殿し、このために望ましくない混濁が形
成されることに加えて、本発明によるリン酸カルシウム
の緩衝効果も消失するため、例えば塩化カルシウムなど
のカルシウム塩を添加することはできない。
する必要のある不溶性凝集体は、そのサイズが通常は少
なくとも1μmである蛋白質凝集体と本質的には理解され
ているが、10μmを上回る範囲でもありうる。粒子は、
例えばPSS(Particle SizingSystems, USA)社の粒子算
定装置AccuSizer 700などの市販の粒子算定装置を用い
る適切な粒子算定法によって計測することができる。本
発明によれば、方法の改良は、2〜400μm/mlの粒子の
数が3000個未満であるか、または10〜400μm/mlの粒子
の数が2000個またはそれ未満である場合に達成される。
USP(米国薬局方)によれば、薬学的製剤の1回の注入量
当たりで、10μmを上回る範囲では最大6000個の粒子、2
5μmを上回る範囲では最大600個の粒子が許容される。
これは、本発明によれば、蛋白質の治療的組成物に関す
る単純な様式において達成されうる。
においては、蛋白質または蛋白質の断片ないしは化学的
修飾を受けた蛋白質と理解される。薬学的組成物に関し
て望ましい安定化がなされた蛋白質は、好ましくは抗
体、免疫毒素などの抗体融合蛋白質、酵素、およびエリ
スロポエチン、ソマトスタチン、インスリン、サイトカ
イン類、インターフェロン類またはプラスミノーゲン活
性化因子などの蛋白質ホルモンである。
さらなる加工(薬学的に許容されうる物質のさらなる添
加)を経た後に、好ましくは患者に注射するための、薬
学的組成物として適した蛋白質水溶液のアリコートであ
ると理解される。
って安定化されるpHの範囲は、好ましくは弱酸性、中性
または弱アルカリ性の範囲(約pH6〜8、好ましくは約pH
7)である。
Tween(登録商標) 80など)などの非イオン性界面活性剤
を、好ましくは重量にして最大0.1%、少なくとも重量
にして0.01%の濃度で添加することが好ましい。
はトレハロース)などの凍結保護剤またはガラス質形成
剤(glass former)を、有利には少なくとも10mg/ml、
好ましくは約30〜100mg/mlの濃度で添加することが好
ましい。
は、本質的に非晶質性であって蛋白質および主要な緩衝
性物質としてのリン酸カリウム緩衝液の凍結溶液からな
り、溶液中のカリウムイオンとナトリウムイオンとの比
が少なくとも10:1である、蛋白質の低凝集性で融解可
能な固形保存形態である。
オンの残留量とは無関係に、カリウムとナトリウムイオ
ンの比は少なくとも10:1、好ましくは少なくとも50:1
である。本質的にナトリウムイオンを含まないカリウム
緩衝液を用いることが特に好ましい。
学的組成物は、インビトロ細胞培養物(例えば、モノク
ローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞系の組換え
生産または培養)によって生産された蛋白質を含む。こ
の場合には、カリウム塩および/またはリン酸カリウム
緩衝液を第1の塩および/または緩衝液の添加とともに
添加するか、または後の単離および精製方法において再
緩衝することが適切である。これによって、ポリペプチ
ド製剤を0℃未満で暫定的に安定的に保存することが可
能となる。再緩衝とは、例えば透析などによるイオンの
交換として理解される。これらの組成物は治療的には用
いられないため、蛋白質の精製および単離の方法におけ
る緩衝液または塩の濃度は、実際には区画化の前では50
〜100mmol/lより高くてもよい。しかし、区画化の前に
は注入可能な組成物に適した浸透圧に調整されることが
不可欠である。
質の水性緩衝溶液が凍結され、解凍され、注入可能な量
の区画に分けられて、これらの区画が凍結乾燥される、
蛋白質の薬学的組成物の再構成された凍結乾燥物におけ
る蛋白質凝集体の形成を防止するための改良された方法
であって、蛋白質の水性緩衝溶液が緩衝性物質としてリ
ン酸カリウム緩衝液を含み、溶液中でのカリウムとナト
リウムとの比が10:1またはそれ以上であるような方法
であることを特徴とする。
(2)区画中での緩衝液の濃度が10mmol/l〜300mmol/
lの間である、上記[1]記載の方法であることを特徴とす
る。
(3)区画が再構成された溶液の浸透圧が好ましくは10
0〜500mOsmの間、好ましくは300±50mOsmの範囲にあ
る、上記[1]〜[2]記載の方法であることを特徴とする。
(4)水性緩衝液がpH6〜8の範囲に緩衝される、上記
[1]〜[3]記載の方法であることを特徴とする。
(5)水性緩衝液が非イオン性界面活性剤を含む、上記
[1]〜[4]記載の方法であることを特徴とする。
(6)水性緩衝液が糖を10〜100mg/mlの濃度で含む、
上記[1]〜[5]記載の方法であることを特徴とする。
(7)蛋白質が抗体である、上記[1]〜[6]記載の方法で
あることを特徴とする。
(8)本質的に非晶質であり、蛋白質の凍結された溶液
を緩衝性物質としてリン酸カリウム緩衝液とともに含
み、カリウムイオンとナトリウムイオンとの比が少なく
とも10:1である、蛋白質の低凝集性で融解可能な固形
保存形態であることを特徴とする。
(9)凍結乾燥の手段によってその保存形態が調製され
る、上記[8]記載の蛋白質の固形保存形態であることを
特徴とする。
0)蛋白質が抗体である、上記[8]または[9]記載の蛋白
質の保存形態であることを特徴とする。
(11)pHが6〜8の間の範囲にある水性緩衝液中の蛋白
質の薬学的組成物であって、その溶液が緩衝性物質とし
てリン酸カリウム緩衝液を含み、かつ
との比が10:1またはそれ以上であり、
ある、薬学的組成物であることを特徴とする。
(12)蛋白質が抗体である、上記[11]記載の薬学的組
成物であることを特徴とする。
は、本発明と、特許請求の範囲に基づいて保護される範
囲をさらに説明するものである。記載された方法は、変
更が加えられた後も本発明の主題に依然として含まれる
記載例であると理解される必要がある。
が、NaClを含まない緩衝液またはNaClの代わりにKClを
含む溶液のそれよりも約10℃低いことが明らかである。
溶液は共融温度よりも低温ではじめて完全に凍結するた
め、このことは凍結保存の間(通常は-20℃)および凍
結/解凍工程の間に、NaClを含むリン酸緩衝液はNaClを
含まない緩衝液よりも高度のストレスを受けることを意
味する。本発明によれば、このストレスは、凝集体およ
び粒子の形成を抑制する上記の製剤形態では回避され
る。この製剤形態は、コスト削減が達成されるような手
段によって-20℃で蛋白質溶液を安定的に保存すること
を可能とする。
けるpH値が、リン酸水素二ナトリウムの沈殿によって凍
結工程の間に大きく低下することが明らかである。NaCl
を含まないリン酸カリウム緩衝液中では、pH値はほとん
ど一定に保たれる。
溶液における粒子形成 種々の緩衝液(A、B、C)中でのヒト化IgG(L-セレクチ
ンに対する抗体)の溶液に対して粒子含有量に関する分
析を行った(Accu Sizer、Particle Sizing Systems、U
SA): A)10mmol/l KP、150mmol/l NaCl、pH7におけるAB B)100mmol/l KP、pH7.2におけるAB C)100mmol/l KP、重量にして0.01%のTween(登録商
標)80、pH7.2におけるAB。 a)遠心処理したもの(開始材料) b)剪断応力を加えた後(30秒間のボルテックス処理) c)6時間の凍結/解凍サイクルを加えた後(-20℃)。 図3におけるデータはそれぞれ試料0.7mlに関するもので
ある。図3から、本発明に従い、ナトリウムを含まない
リン酸カリウム緩衝液を用いることにより、粒子形成が
抑制されることがわかる。この効果は、非イオン性界面
活性剤(Tween(登録商標)80、重量にして0.01%)の添
加によって増強することができる。
溶液における粒子形成 種々の緩衝液(A、B、C)中でHBVに対する抗体の溶液に
対して粒子含有量に関する分析を行った(Accu Sizer、
Particle Sizing Systems、USA): A)10mmol/l KP、30mmol/l NaCl、pH6.5におけるAB B)100mmol/l KP、pH7.2におけるAB C)100mmol/l KP、重量にして0.01%のTween(登録商
標)80、pH7.2におけるAB。 a)遠心処理したもの(開始材料) b)剪断応力を加えた後(30秒間のボルテックス処理) c)6時間の凍結/解凍サイクルを加えた後(-20℃)。 図4におけるデータはそれぞれ試料0.7mlに関するもので
ある。図4から、本発明に従い、ナトリウムを含まない
リン酸カリウム緩衝液を用いることにより、粒子形成が
抑制されることがわかる。この効果は、非イオン性界面
活性剤の添加によって増強することができる。
G)の保存中の、可溶性凝集体の形成防止
50mM NaCl、pH7.0、およびB)100mMリン酸カリウム、pH
7.2において、数週間にわたって-20℃で保存した。サイ
ズ排除HPLCによって、可溶性凝集体および天然型蛋白質
に関する分析を行った(図5)。本発明に係るNaClを含
まない緩衝液中の蛋白質凝集体は、NaClを含む緩衝液に
おけるものと比べて大幅に少なかった。これは特に、Na
Clを含まない緩衝液中ではpHの変化が実質的に防止さ
れ、保存温度が共融温度よりもかなり低いという上記事
実による。(実施例1および2も参照されたい)
子形成
B HBV、MAB PDGF-RおよびMAB LNGF-Rの各抗体につい
て、凍結/解凍ストレス(6×凍結/解凍)を加える前
後で、粒子含有量に関して分析した(Accu Sizer, Part
icle Sizing Systems)(結果は表1参照、Cprot:蛋白
質濃度)。1ml当たりの2〜400μmのサイズの粒子数を明
記している。
液(KP)を用いることにより、本発明に従い、粒子形成
が抑制されたことが明らかである。この効果は非イオン
性界面活性剤を添加することによって増強することがで
きる。
され、注入可能な量の区画に分けられて、これらの区画
が凍結乾燥される、蛋白質の薬学的組成物の再構成され
た凍結乾燥物における蛋白質凝集体の形成を防止するた
めの改良された方法であって、蛋白質の水性緩衝溶液が
緩衝性物質としてリン酸カリウム緩衝液を含み、溶液中
でのカリウムイオンとナトリウムイオンとの比が少なく
とも10:1であることを特徴とする方法を、薬学的組成
物の安定な凍結乾燥物を製造するために有利に用いるこ
とができる。
示す図である。
である。
後の、種々の緩衝液(A、B、C)中での抗体(L-セレク
チンに対するもの)溶液の粒子形成を示す図である。 A:10mmol/l KP、150mmol/l NaCl、pH7におけるAB; B:100mmol/l KP、pH7.2におけるAB; C:100mmol/l KP、重量にして0.01%のTween(登録商
標)80、pH7.2におけるAB。 a:遠心処理したもの(開始材料); b:剪断応力を加えた後(30秒間のボルテックス処
理); c:6時間の凍結/解凍サイクルを加えた後(-20℃)。
後の、種々の緩衝液(A、B、C)中でのHBVに対する抗体
の溶液の粒子形成を示す図である。 A:10mmol/l KP、30mmol/l NaCl、pH6.5におけるAB; B:100mmol/l KP、pH7.2におけるAB; C:100mmol/l KP、重量にして0.01%のTween(登録商
標)80、pH7.2におけるAB。
(実施例3によるヒト化IgG)における可溶性凝集体のサ
イズ排除HPLC分析を示す図である。 A:10mmol/l KP、150mmol/l NaCl、pH7.0におけるA
B; B:100mmol/l KP、pH7.2におけるAB。
Claims (12)
- 【請求項1】 蛋白質の水性緩衝溶液が凍結され、解凍
され、注入可能な量の区画に分けられて、これらの区画
が凍結乾燥される、蛋白質の薬学的組成物の再構成され
た凍結乾燥物における蛋白質凝集体の形成を防止するた
めの改良された方法であって、蛋白質の水性緩衝溶液が
緩衝性物質としてリン酸カリウム緩衝液を含み、溶液中
でのカリウムとナトリウムとの比が10:1またはそれ以
上であるような方法。 - 【請求項2】 区画中での緩衝液の濃度が10mmol/l〜3
00mmol/lの間である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 区画が再構成された溶液の浸透圧が好ま
しくは100〜500mOsmの間、好ましくは300±50mOsmの範
囲にある、請求項1〜2記載の方法。 - 【請求項4】 水性緩衝液がpH6〜8の範囲に緩衝され
る、請求項1〜3記載の方法。 - 【請求項5】 水性緩衝液が非イオン性界面活性剤を含
む、請求項1〜4記載の方法。 - 【請求項6】 水性緩衝液が糖を10〜100mg/mlの濃度
で含む、請求項1〜5記載の方法。 - 【請求項7】 蛋白質が抗体である、請求項1〜6記載の
方法。 - 【請求項8】 本質的に非晶質であり、蛋白質の凍結さ
れた溶液を緩衝性物質としてリン酸カリウム緩衝液とと
もに含み、カリウムイオンとナトリウムイオンとの比が
少なくとも10:1である、蛋白質の低凝集性で融解可能
な固形保存形態。 - 【請求項9】 凍結乾燥の手段によってその保存形態が
調製される、請求項8記載の蛋白質の固形保存形態。 - 【請求項10】 蛋白質が抗体である、請求項8または9
記載の蛋白質の保存形態。 - 【請求項11】 pHが6〜8の間の範囲にある水性緩衝液
中の蛋白質の薬学的組成物であって、その溶液が緩衝性
物質としてリン酸カリウム緩衝液を含み、かつ a)溶液中のカリウムとナトリウムイオンとの比が10:1
またはそれ以上であり、 b)緩衝液の濃度が10〜300mmol/lの間にある、薬学的
組成物。 - 【請求項12】 蛋白質が抗体である、請求項11記載の
薬学的組成物。
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