JP4416325B2 - 安定な噴霧乾燥タンパク質製剤 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
気道への治療用薬剤の送達のためのエアゾールは、例えば、Ａｄｊｅｉ，Ａ．およびＧａｒｒｅｎ，Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｒｅｓ．、７：５６５−５６９（１９９０）；ならびにＺａｎｅｎ，Ｐ．およびＬａｍｍ，Ｊ．−Ｗ．Ｊ．Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．、１１４：１１１−１１５（１９９５）に記載されている。気道は、口腔咽頭部および喉頭を含む上気道、続く気管支および細気管支への分岐に続く気管を含む下気道を包含する。上気道および下気道は、誘導気道と呼ばれている。終末細気管支は、次いで最後の呼吸ゾーンである肺胞または深肺へ導く呼吸細気管支に次いで分かれる。Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｄｒｕｇ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ、６：２７３−３１３（１９９０）におけるＧｏｎｄａ，Ｉ．、「気道への治療用および診断用薬剤の送達のためのエアゾール」。深肺または肺胞は、全身性の薬物送達のための吸入される治療用エアゾールの一次標的である。
【０００２】
吸入エアゾールは、ぜん息および嚢胞性線維症を含む局所の肺疾患の治療に使用されており（Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ａｍ．Ｒｅｖ．Ｒｅｓｐｉｒ．Ｄｉｓ．、１４０：１３１７−１３２４（１９８９））、ペプチドおよびタンパク質の全身性の送達に対する潜在性も同様に有する。
（Ｐａｔｔｏｎ ａｎｄ Ｐｌａｔｚ、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ、８：１７９−１９６（１９９２））。しかしながら、肺の薬物送達法には、高分子送達に対して多くの難点が存在する；これらは、エアゾール化の間のタンパク質の変性、口腔咽頭部キャビティーでの吸入薬物の過度の損失（しばしば８０％を越える）、沈着部位における不十分な制御、呼吸パターンの変化に起因する治療結果の再現性の欠如、局所の有毒な影響を生じるかもしれない薬物の速すぎる吸収の頻発、および肺マクロファージによる食作用を含む。
【０００３】
吸入療法の効率を改良するために、治療用エアゾール吸入器の設計に相当な注意が向けられている。Ｔｉｍｓｉｎａら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．、１０１：１−１３（１９９５）；およびＴａｎｓｅｙ，Ｉ．Ｐ．、Ｓｐｒａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｍａｒｋｅｔ、４：２６−２９（１９９４）。粒子凝集、吸入療法の効率をかなり減らす現象を避ける必要に特に注目して、乾燥粉体エアゾール表面構造を設計するためにもまた注意が向けられている。Ｆｒｅｎｃｈ，Ｄ．Ｌ．、Ｅｄｗａｒｄｓ，Ｄ．Ａ．およびＮｉｖｅｎ，Ｒ．Ｗ．、Ｊ．Ａｅｒｏｓｏｌ Ｓｃｉ．、２７：７６９−７８３（１９９６）。大きな粒子サイズを有する乾燥粉体製剤（「ＤＰＦｓ」）は、より少ない凝集（Ｖｉｓｓｅｒ，Ｊ．、Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ５８：１−１０（１９８９））、より簡単なエアゾール化、および潜在的なより少ない食作用等の改良された流動特性（ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙ）を有する。Ｒｕｄｔ，Ｓ．およびＲ．Ｈ．Ｍｕｌｌｅｒ、Ｊ．Ｃｎｔｏｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ、２２：２６３−２７２（１９９２）；Ｔａｂａｔａ，Ｙ．およびＹ．Ｉｋａｄａ、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、２２：８３７−８５８（１９８８）。吸入療法のための乾燥粉体エアゾールは、主に５μｍ未満の範囲、典型的には１〜５μｍの範囲の平均幾何学的直径で、一般に製造される。Ｇａｎｄｅｒｔｏｎ，Ｄ．、Ｊ．Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、３：１０１−１０５（１９９２）；およびＴｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ １９９１におけるＧｏｎｄａ，Ｉ．、「エアゾール送達における物理化学の原理」、Ｃｒｏｍｍｅｌｉｎ，Ｄ．Ｊ．およびＫ．Ｋ．Ｍｉｄｈａ編、Ｍｅｄｐｈａｒｍ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ｓｔｕｔｔｇａｒｄ、ｐｐ．９５−１１５、１９９２。大きな「担体」粒子（薬物を含まない）は治療用エアゾールと共に送達され、他の可能性のある利益の中で効率の良いエアゾール化を達するのを促進する。Ｆｒｅｎｃｈ，Ｄ．Ｌ．、Ｅｄｗａｒｄ，Ｄ．ＡおよびＮｉｖｅｎ，Ｒ．Ｗ．、Ａｅｒｏｓｏｌ Ｓｃｉ．、２７：７６９−７８３（１９９６）。
【０００４】
ヒト肺は、例えば、加水分解により、または加水分解の開裂により、数分から数時間の範囲の期間にわたり、沈着したエアゾールを除去または迅速に分解できる。上気道において、繊毛上皮は、粒子が気道から口へ吹き飛ばされる「粘膜繊毛エスカレーター」に寄与する。Ａｅｒｏｓｏｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＬｕｎｇにおけるＰａｖｉａ，Ｄ．、「肺粘膜繊毛クリアランス」：Ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ａｓｐｅｃｔｓ、Ｃｌａｒｋｅ，Ｓ．Ｗ．およびＰａｖｉａ，Ｄ．編、Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｓ、Ｌｏｎｄｏｎ、１９８４。Ａｎｄｅｒｓｏｎ，Ａｍ．Ｒｅｖ．Ｒｅｓｐｉｒ．Ｄｉｓ．、１４０：１３１７−１３２４（１９８９）。深肺において、肺胞マクロファージは、沈着後すぐに粒子の食作用が可能である。Ｗａｒｈｅｉｔ，Ｍ．Ｂ．およびＨａｒｔｓｋｙ，Ｍ．Ａ．、Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｒｅｓ．Ｔｅｃｈ．、２６：４１２−４２２（１９９３）；Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｃｕｌｏｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ ＳｙｓｔｅｍにおけるＢｒａｉｎ，Ｊ．Ｄ．、「肺マクロファージの生理学および病態生理学」、Ｓ．Ｍ．ＲｅｉｃｈａｒｄおよびＪ．Ｆｉｌｋｉｎｓ編、Ｐｌｅｎｕｍ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、ｐｐ．３１５−３２７、１９８５；Ｄｏｒｒｉｅｓ，Ａ．Ｍ．およびＶａｌｂｅｒｇ，Ｐ．Ａ．、Ａｍ．Ｒｅｖ．Ｒｅｓｐ．Ｄｉｓｅａｓｅ １４６：８３１−８３７（１９９１）；およびＧｅｈｒ，Ｐ．、Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｒｅｓ．ａｎｄ Ｔｅｃｈ．、２６：４２３−４３６（１９９３）。粒子の直径が３μｍを越える場合、マクロファージによる食作用はますます少ない。Ｋａｗａｇｕｃｈｉ，Ｈ．、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ７：６１−６６（１９８６）；Ｋｒｅｎｉｓ，Ｌ．Ｊ．およびＳｔｒａｕｓｓ，Ｂ．、Ｐｒｏｃ ．Ｓｏｃ．Ｅｘｐ．Ｍｅｄ．、１０７：７４８−７５０（１９６１）；ならびにＲｕｄｔ，Ｓ．およびＭｕｌｌｅｒ，Ｒ．Ｈ．、Ｊ．Ｃｏｎｔｒ．Ｒｅｌ．、２２：２６３−２７２（１９９２）。しかしながら、粒子サイズの増加はまた、口腔咽頭または鼻の領域での過度の沈着のために、気道または細葉に入る粒子（標準質量密度を所有する）の確率を最小化することが分かる。Ｈｅｙｄｅｒ，Ｊ．、Ｊ．Ａｅｒｏｓｏｌ Ｓｃｉ．、１７：８１１−８２５（１９８６）。
【０００５】
局所および全身性の吸入療法は、治療用薬剤の比較的ゆっくりとした制御放出の利益をしばしば得ることができる。Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ １９９１におけるＧｏｎｄａ，Ｉ．、「エアゾール送達における物理化学の原理」、Ｄ．Ｊ．Ａ．ＣｒｏｍｍｅｌｉｎおよびＫ．Ｋ．Ｍｉｄｈａ編、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ：Ｍｅｄｐｈａｒｍ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、ｐｐ．９５−１１７（１９９２）。治療用エアゾールからのゆっくりとした放出は、気道または細葉での投与された薬物の滞留を延長し、血流での薬物出現の速度を減少し得る。Ｌａｎｇｅｒ，Ｒ．、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２４９：１５２７−１５３３（１９９０）；およびＣｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｄｒｕｇ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ６：２７３−３１３（１９９０）におけるＧｏｎｄａ，Ｉ．、「気道への治療用および診断用薬剤の送達のためのエアゾール」。
【０００６】
肺への薬物送達の制御された放出は、多くの薬物が通る道を簡単にし得る。Ｇｏｎｄａ，Ｉ．、Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ Ｄｅｌ．Ｒｅｖ．、５：１−９（１９９０）；およびＺｅｎｇ，Ｘ．ら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．、１２４：１４９−１６４（１９９５）。肺の薬物送達は、経口、経皮、非経口投与に代わり、魅力的なものである。なぜなら、自己投与が簡単であり、肺は薬物吸収のために大きな粘膜表面を提供し、吸収された薬物が最初に通過する肝臓への影響がなく、経口経路と比べて酵素活性およびｐＨが介在する薬物分解が低減されるからである。高分子を含む多くの分子の比較的高いバイオアベイラビリティーが、吸入を介して得られうる。Ｗａｌｌ，Ｄ．Ａ．、Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ、２：１−２０ １９９５）；Ｐａｔｔｏｎ，Ｊ．およびＰｌａｔｚ，Ｒ．、Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ Ｄｅｌ．Ｒｅｖ．、８：１７９−１９６（１９９２）；およびＢｙｒｏｎ，Ｐ．、Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ．Ｄｅｌ．Ｒｅｖ．、５：１０７−１３２（１９９０）。結果として、いくつかの治療用薬物のエアゾール製剤が用いられ、肺への送達に関して試験されている。Ｐａｔｔｏｎ，Ｊ．Ｓ．ら、Ｊ．Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ、２８：７９−８５（１９９４）；Ｄａｍｍｓ，Ｂ．およびＢａｉｎｓ，Ｗ．、Ｎａｔｕｒｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９６）；Ｎｉｖｅｎ，Ｒ．Ｗ．ら、Ｐｈａｒｍ．Ｒｅｓ．、１２（９）：１３４３−１３４９（１９９５）；およびＫｏｂａｙａｓｈｉ，Ｓ．ら、Ｐｈａｒｍ．Ｒｅｓ．、１３（１）、８０−８３（１９９６）。
【０００７】
一般に吸入により投与される薬物は、主に液体エアゾール製剤として存在する。しかしながら、多くの薬物および賦形剤、特に、タンパク質、ペプチド（Ｌｉｕ，Ｒ．ら、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｅｎｇ．、３７：１７７−１８４（１９９１））、およびポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）等の生分解性担体は、長期間の水性環境では安定でない。これは、液体製剤としての貯蔵を問題にする。さらに、タンパク質の変性が、液体製剤とのエアゾール化の間に生じ得る。Ｍｕｍｅｎｔｈａｌｅｒ，Ｍ．ら、Ｐｈａｒｍ．Ｒｅｓ．、１１：１２−２０（１９９４）。これらおよび他の限定を考慮すると、乾燥粉体製剤（ＤＰＦ’ｓ）には、肺の送達のためのエアゾール製剤としてさらに興味が増す。Ｄａｍｍｓ，Ｂ．およびＷ．Ｂａｉｎｓ，Ｎａｔｕｒｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１９９６）；Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｓ．ら、Ｐｈａｒｍ．Ｒｅｓ．、１３（１）：８０−８３（１９９６）；およびＴｉｍｓｉｎａ，Ｍ．ら、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｈａｒｍ．、１０１：１−１３（１９９４）。しかしながら、ＤＰＦの不利な点の１つは、微細粒子の粉体が通常わずかな流動特性しか有さないため、口および咽頭での沈着を避ける吸入エアゾールのフラクションである比較的呼吸に適さないエアゾールのフラクションを導くことである。Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ １９９１におけるＧｏｎｄａ，Ｉ．、Ｄ．ＣｒｏｍｍｅｌｉｎおよびＫ．Ｍｉｄｈａ、Ｅｄｉｔｏｒｓ、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ：Ｍｅｄｐｈａｒｍ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、９５−１１７（１９９２）。多くのエアゾールでの主な関心は、疎水性、静電気およびキャピラリー相互作用等の粒子−粒子相互作用によって生じる粒子の凝集である。局所送達または全身性の送達のための治療薬の短期間の放出および長期間の放出の両方において有効な乾燥粉体吸入治療は、最小の凝集を発揮する粉体、ならびに薬物が有効な送達されるまで肺の自然のクリアランス機構を避けるまたは停止する手段を必要とする。
【０００８】
患者の呼吸系への送達に適切な粒子が、水溶液からの噴霧乾燥によって調製され得る。しかしながら、多数のタンパク質が、水性噴霧乾燥条件下で変性する。ある場合では、水溶液からの噴霧乾燥によって調製されるタンパク質粒子は、吸湿性である傾向にあり、わずかな湿度レベルでさえその活性を失いやすい。
【０００９】
ポリソルベート−２０界面活性剤の存在下で噴霧乾燥すると、噴霧乾燥の間の組換え成長ホルモンの凝集を低減することが示されている。もう１つのアプローチにおいて、中空のアルブミンマイクロカプセルを噴霧乾燥するために、水およびメタノールまたは水およびエタノールを含む溶媒が使用されている。しかしながら、改良されたタンパク質の安定性および低減されたタンパク質吸湿性の両方を生じる技術はない。
【００１０】
それゆえ、前記引用された問題を克服または最小化する噴霧乾燥粒子の製造方法の必要性が存在する。
【００１１】
発明の要旨
本発明は、改良された生物活性薬剤安定性を有する、本明細書では粒子とも呼ばれる噴霧乾燥粒子の製造方法に関する。
【００１２】
本発明の１つの態様において、方法は、生物学的に活性な（生物活性）薬剤、リン脂質および有機−水性共溶媒を組み合わせて混合物を形成し、それを噴霧乾燥して、改良された生物活性薬剤安定性を有する噴霧乾燥粒子を製造する工程を含む。本発明のもう１つの態様において、方法は、生物活性薬剤、リン脂質および有機溶媒を組み合わせて混合物を形成し、それを噴霧乾燥して、改良された生物活性薬剤安定性を有する粒子を製造する工程を含む。好ましい態様において、生物活性薬剤は、治療用、予防用または診断用薬剤である。
【００１３】
本発明の１つの態様において、生物活性薬剤はペプチドを含む。もう１つの態様において、生物活性薬剤はタンパク質を含む。さらなる態様において、生物活性薬剤は、ペプチドまたはタンパク質以外の生物学的に活性な高分子または生物活性高分子を含む。本発明のさらに他の態様において、薬剤は、ペプチド、タンパク質および／または他の生物学的に活性な高分子のいずれの組み合わせをも含む。
【００１４】
１つの態様において、リン脂質は、少なくとも１重量％の量で噴霧乾燥粒子中に存在する。もう１つの態様において、リン脂質は、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトールおよびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる。本発明のさらに他の態様において、噴霧乾燥粒子は、０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する。
【００１５】
本発明はまた、本発明の方法によって得られた噴霧乾燥粒子の有効量を、治療、予防または診断を必要とする患者の気道に投与する工程を含む方法に関する。
【００１６】
噴霧乾燥粒子は、気道または肺の肺胞領域への、治療用、予防用または診断用薬剤の強化された送達のために使用され得る。粒子は、多種類の治療用薬剤の全身的または局部的送達を可能にするために、気道への投与に対して有効にエアゾール化され得る。それらはまた、任意に、例えば、約５０μｍ〜１００μｍの範囲の平均直径を有し、治療用薬剤を持たない、より大きな担体粒子と共に送達されてもよい。粒子と、患者への投与、好ましくは吸入を介する投与に製薬的に許容され得る担体とを含む組成物を形成するために、粒子が使用され得る。
【００１７】
本発明の１つの態様によれば、噴霧乾燥粒子それ自身が、治療用、予防用または診断用薬剤の肺系への送達のための担体として使用され得る。本発明のこの態様によれば、治療用、予防用または診断用薬剤は、肺系への送達のための噴霧乾燥担体粒子上に添加し得る。例えば、ナノメートル範囲の粒子サイズを有する薬剤等の小さなサイズの治療用、予防用または診断用薬剤は、噴霧乾燥担体粒子によって運ばれ、肺系に送達され得る。
【００１８】
増加されたタンパク質安定性を有する噴霧乾燥粒子の製造方法を提供することにより、本発明は非常に多くの利点を有する。さらに、それは、呼吸系への送達に適切な空気力学的に軽い粒子の製造方法を提供する。
【００１９】
発明の詳細な説明
本発明の特徴および他の詳細は、本発明の工程としてまたは本発明の部分の組み合わせとしてのいずれかで、今回、より詳細に説明され、特許請求の範囲で指摘されるであろう。本発明の特定の態様が、本発明の限定としてではなく実例として示されることが理解されるであろう。本発明の原理特徴は、本発明の範疇から逸脱することなしに、様々な態様で使用され得る。
【００２０】
本発明は、一般に、改良された生物活性薬剤安定性を有する噴霧乾燥粒子の製造方法に関する。用語「生物活性」および「生物学的に活性」は、本明細書では交換可能に使用できる。本明細書でその用語が使用される場合、生物活性薬剤は、ペプチドおよびタンパク質を含む。タンパク質は、本明細書では約１００アミノ酸残基以上を有するものとして定義され、一方、ペプチドは、本明細書では約１００アミノ酸残基未満を有するものとして定義される。本明細書で使用される場合、生物活性薬剤の用語はまた、ペプチドまたはタンパク質以外の生物活性高分子を含む。かかる生物活性高分子の例は、限定されないが、以下のものが挙げられる：多糖および他の糖、脂質、ＤＮＡ、ＲＮＡ、核酸配列、遺伝子、アンチセンス分子、抗原およびその他。本発明の好ましい態様において、生物活性薬剤は、治療用、予防用または診断用薬剤であり得る。
【００２１】
本発明の方法で使用され得る好ましい生物学的に活性な薬剤の具体例は、限定されないが、以下のものが挙げられる：インスリン、エリトロプロテイン（ｅｒｙｔｈｒｏｐｒｏｔｅｉｎ）、インターフェロン、顆粒球コロニー刺激因子等のコロニー刺激因子、例えばヒト成長ホルモン等の成長ホルモン、ＬＨＲＨアナログ、ＬＨＲＨアンタゴニスト、組織プラスミノーゲン賦活剤、ソマトスタチンアナログ、ｒ Ｆａｃｔｏｒ VIII、ｒ Ｆａｃｔｏｒ ＩＸ、カルシトニン、アブシキシマブ（ａｂｃｉｘｉｍａｂ）、ドルナーゼ アルファ、多糖、ＡＧ３３７、骨誘導タンパク質、骨形態発生タンパク質、脳由来成長因子、ガストリン１７免疫原、例えばＩＬ−２等のインターロイキン、ＰＥＦスーパーオキシド、インフリキシマブ、透過性増加タンパク質−２１、血小板由来成長因子、幹細胞因子、Ｔｈｙｒｏｇｅｎ（登録商標）およびソマトメジンＣ。
【００２２】
本明細書で使用される場合、安定性という用語は、一般に、その安定性にネガティブに影響することが知られている条件に曝露された後、タンパク質、ペプチドもしくは他の生物活性高分子等の生物学的に活性な薬剤の完全性を維持すること、または変性、凝集、アンフォールディングを最小にすることに関連する。本明細書で使用される場合、改良された安定性は、一般に、分解、変性、凝集またはアンフォールディングが生じると知られている条件下で、生物活性薬剤が、同条件に供された対照粒子と比較して、より大きな安定性を維持することを意味する。対照粒子は、例えば、生物活性薬剤を含む商業的に入手可能な粒子または粉体であり得る。例えば、対照粒子は、凍結乾燥したバルクタンパク質または凍結乾燥した糖であり得る。対照粒子はまた、本発明の方法以外の方法により得られた粒子であり得る。例えば、対照粒子は、水性溶液から噴霧乾燥される粒子またはリン脂質を含まない粒子を含み得る。
【００２３】
タンパク質分解は、例えば、しばしば水によって促進される。改良されたタンパク質安定性は、明細書に記載された水分レベルでの保管条件下での改良されたタンパク質完全性の保持によって説明され得る。例えば、改良されたタンパク質安定性を有する噴霧乾燥粒子は、水性溶液から噴霧乾燥されたタンパク質製剤またはリン脂質を含まない混合物から噴霧乾燥されたタンパク質製剤と比較して、約２５℃（例えば、＋／−２℃）および約６０％（例えば、＋／−５％）相対湿度条件で６週間保管後に、分解、変性、凝集および／またはアンフォールディングをあまり受けない粒子である。さらに厳しい条件が使用される場合、改良されたタンパク質安定性を有する噴霧乾燥粒子は、約４０℃（例えば、＋／−２℃）および約７５％（例えば、＋／−５％）相対湿度条件で６週間保管後に、水性溶液から噴霧乾燥されたタンパク質製剤またはリン脂質を含まない混合物から噴霧乾燥されたタンパク質製剤と比較して、より大きなタンパク質安定性を保持する（より少ない分解、変性、凝集またはアンフォールディングを受ける）粒子である。本発明の１つの態様において、約２５℃および約６０％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも約７０％、好ましくは少なくとも約８０％のタンパク質完全性を保持する。本発明のもう１つの態様において、約４０℃および約７５％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも約５０％、好ましくは少なくとも約６０％のタンパク質完全性を保持する。
【００２４】
生物活性薬剤の安定性または完全性は、当該技術分野で知られているような技術により測定できる。例えば、タンパク質安定性は、サイズ排除高性能液体クロマトグラフィー（ＳＥＣ ＨＰＬＣ）により測定できる。生物活性薬剤安定性、凝集または分解を検出するための他の適切な技術は、限定されないが、以下のものを含む：逆相高速液体クロマトグラフィー（ＲＰ ＨＰＬＣ）；ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ ＰＡＧＥ）；酵素結合免疫吸着アッセイ（ＥＬＩＳＡ）およびラジオイムアッセイ（ＲＩＡ）。
【００２５】
１つの態様において、改良された生物活性薬剤安定性を有する噴霧乾燥粒子の製造方法は、例えば、前記薬剤等の生物活性薬剤を、リン脂質および共溶媒と混合して、混合物を形成する工程を含む。
【００２６】
共溶媒は、水性溶媒および有機溶媒を含む。使用され得る適切な有機溶媒は、限定されないが、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノールおよびブタノール等のアルコールを含む。他の有機溶媒は、限定されないが、ペルフルオロカーボン、ジクロロメタン、クロロホルム、エーテル、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルおよびその他を含む。水性溶媒は、水および緩衝液を含む。好ましい態様において、有機溶媒は、エタノールである。好ましくは、有機溶媒の量は、共溶媒中に約５０〜約９０容積％の範囲の量で存在し得る。より好ましい態様において、有機溶媒は、共溶媒中に約６０〜約８５容積％の範囲の量で存在する。
【００２７】
もう１つの態様において、改良された生物活性薬剤安定性を有する噴霧乾燥粒子の製造方法は、例えば前記薬剤等の生物活性薬剤を、リン脂質および有機溶媒と組み合わせて、混合物を形成する工程を含む。有機溶媒は、限定されないが、前記有機溶媒を含む。
【００２８】
本発明の好ましい態様において、本明細書でまたホスホグリセリドとも呼ばれるリン脂質は、肺に対して内因性のリン脂質である。かかるリン脂質は、患者の呼吸系に送達するのに適切な噴霧乾燥粒子を製造するのに特に有利である。
【００２９】
もう１つの好ましい態様において、リン脂質は、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトールおよびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる。リン脂質の具体例としては、限定されないが、ホスファチジルコリンジパルミトイルホスファチジルコリン（ＤＰＰＣ）、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＰＰＥ）、ジステアロイルホスファチジルコリン（ＤＳＰＣ）、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）またはそれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。
【００３０】
混合物は、中性、酸またはアルカリのｐＨを有し得る。任意に、ｐＨ緩衝液を、溶媒もしくは共溶媒にまたは形成された混合物に添加してよい。好ましくは、ｐＨは、約３〜約１０の範囲でありうる。
【００３１】
生物活性薬剤をリン脂質および共溶媒と混合することによって得られた混合物を、噴霧乾燥する。適切な噴霧乾燥技術は、例えば、Ｋ．Ｍａｓｔｅｒｓによる「噴霧乾燥ハンドブック」、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９８４に記載されている。一般に、噴霧乾燥の間、加熱された空気または窒素等の熱い気体からの熱を使用して、連続液体原料を噴霧することによって形成された小滴から溶媒を蒸発させる。
【００３２】
好ましい態様において、回転噴霧器を使用する。回転噴霧を使用する適切な噴霧乾燥器の例としては、Ｎｉｒｏ噴霧乾燥器Ｍｏｂｉｌｅ Ｍｉｎｏｒが挙げられる。
【００３３】
本発明の１つの態様において、リン脂質は、少なくとも約１重量％の量で噴霧乾燥粒子に存在する。もう１つの態様において、リン脂質は、約１重量％〜約９９重量％、好ましくは約１０重量％〜約７０重量％の範囲の量で粒子中に存在する。粒子に含まれるリン脂質の量は、噴霧乾燥粒子に含まれる場合に改良された安定性を生じるリン脂質の量を測定することにより実験的に測定でき、限定されないが、上記のもの等の手段により評価できる。
【００３４】
生物活性薬剤は、約１〜約９９重量％、好ましくは約３０〜約９０重量％の範囲の量で本発明の噴霧乾燥粒子中に存在しうる。１つの態様では、噴霧乾燥粒子はタンパク質を含み、これは、約１〜約９９重量％の範囲の量、好ましくは約３０〜約９０重量％の範囲の量で粒子中に存在する。
【００３５】
特定の機序に束縛されることなく、改良された安定性は、少なくとも部分的には液滴の空気−水界面または空気−共溶媒界面にタンパク質が配置される傾向が低下したことによると考えられる。リン脂質は、空気−液滴界面に関してタンパク質と競合し、それによってタンパク質を保護すると考えられる。さらに、リン脂質の存在もまた、保管中の高湿度条件への曝露により噴霧乾燥粒子が分解する傾向を低下させると考えられる。
【００３６】
好ましい態様では、噴霧乾燥粒子は生物活性薬剤およびリン脂質からなる。例えば、噴霧乾燥粒子は、例えば、上記のタンパク質、ペプチドもしくは生物活性高分子またはそれらの混合物およびリン脂質、例えば、上記のリン脂質などの生物活性薬剤のみを含む。ある場合には、生物活性薬剤は、荷電した薬剤と反対の電荷の分子との複合体の形態でありうる。これは、多くのタンパク質の場合にありうる。反対の電荷の分子は、荷電した脂質または反対に荷電したタンパク質でありうる。反対の電荷の分子はまた、Ｃａ⁺⁺またはＺｎ⁺⁺などのカチオンでありうる。組換えヒト成長ホルモンに関連する荷電した亜鉛カチオンは、例えば、Ｙ．−Ｆ．Ｍａａら、Ｊ．Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｖｏｌ．８７（２），ｐｐ．１５２−１５９（１９９８）によって考察される。送達される薬剤が負に荷電している場合（例えば、インスリン）、負に荷電した薬剤の持続放出を生じる親油性複合体を提供するために、プロタミンまたは他の正に荷電した分子が添加されうる。負に荷電した分子は、正に荷電した薬剤を不溶性にするために使用されうる。
【００３７】
本発明の他の態様では、粒子は、本質的に生物活性薬剤およびリン脂質からなる。例えば、噴霧乾燥粒子は、少量または微量の残渣溶媒または共溶媒、不純物、ｐＨを調節する物質、または少量または微量の他の物質をさらに含みうる。不純物レベルおよび残渣溶媒レベルの範囲は、一般に、当該分野において充分に確立されており、当業者に知られている。溶媒、共溶媒または混合物に添加されうるｐＨ緩衝液の量もまた、当該分野で公知である。
【００３８】
あるいは、噴霧乾燥粒子は、上記の化合物に加えて材料を含みうる。例えば、噴霧乾燥粒子は、ラクトースなどの糖、アミノ酸、界面活性剤または緩衝液塩、多糖、シクロデキストリンおよびその他などを含みうる。
【００３９】
本発明の噴霧乾燥粒子はまた、制御放出製剤または持続放出製剤に使用される１以上の化合物を含みうる。例えば、噴霧乾燥粒子は、生体適合性の、好ましくは生分解性ポリマー、コポリマーまたは混合物を含みうる。好ましいポリマーは、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度、約５μｍ〜約３０μｍの平均直径、約１〜約５ミクロン、好ましくは１〜３ミクロンの空気力学的密度を有する空気力学的に軽い粒子を形成しうる。ポリマーは、ｉ）送達される生物活性薬剤と生物活性薬剤の安定性および送達の際の活性の維持を提供するポリマーとの相互作用；ｉｉ）ポリマー分解の速度、およびそれによる薬物放出プロフィールの速度；ｉｉｉ）化学修飾による表面特徴および標的化能力；およびｉｖ）粒子空隙を含む、粒子の種々の特徴を最適化するように調節され得る。
【００４０】
ポリ無水物などの表面腐食ポリマーが、粒子を形成するために使用されうる。例えば、ポリ［（ｐ−カルボキシフェノキシ）−ヘキサン無水物］（ＰＣＰＨ）等のポリ無水物が使用され得る。適切な生分解性ポリ無水物は、米国特許第４，８５７，３１１号に記載されている。
【００４１】
他の態様では、ポリ（ヒドロキシ酸）を含むポリエステルに基づくバルク腐食ポリマーが使用されうる。例えば、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、またはそのコポリマーが、粒子を形成するために使用され得る。ポリエステルはまた、アミノ酸のような荷電した、または機能付加しうる基（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｂｌｅ ｇｒｏｕｐ）を有し得る。好ましい態様において、制御放出特性を有する粒子が、ＤＰＰＣのような界面活性剤を組み込むポリ（Ｄ，Ｌ−乳酸）および／またはポリ（Ｄ，Ｌ−乳酸−コ−グリコール酸）（”ＰＬＧＡ”）から形成されうる。
【００４２】
さらに他のポリマーとしては、ポリアミド、ポリカルボネート、ポリアルキレン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリビニル化合物、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、およびポリビニルエステル、アクリル酸およびメタクリル酸ポリマー、セルロースおよび他の多糖類、およびペプチドもしくはタンパク質、またはコポリマーあるいはそれらの混合物が挙げられる。ポリマーは、種々の制御された薬物送達適用のためのインビボで適切な安定性および分解速度を有するものが選択されるか、それらを有するように修飾され得る。
【００４３】
１つの態様では、粒子は、ＨｒＫａｃｈら、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２８：４７３６−４７３９（１９９５）；およびＨｒｋａｃｈら、「ポリ（Ｌ−乳酸−コ−アミノ酸）グラフトコポリマー：機能性生分解性生物材料のクラス」Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ ａｎｄ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｂｉｏａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＡＣＳ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．６２７，Ｒａｐｈａｅｌ Ｍ．Ｏｔｔｅｎｂｒｉｔｅら編、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｃｈａｐｔｅｒ ８，ｐｐ．９３−１０１，１９９６に記載されるような、機能付加された（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ）ポリエステルグラフトコポリマーを含む。
【００４４】
生分解性ポリマー以外の材料が本発明の噴霧乾燥粒子に含まれうる。適切な材料としては、種々の非生分解性ポリマーおよび種々の賦形剤が挙げられる。
【００４５】
本発明の噴霧乾燥粒子はまた、例えば、ヘキサデカノール；脂肪アルコール、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）；ポリオキシエチレン−９−ラウリルエーテル；表面活性化脂肪酸、例えば、パルミチン酸またはオレイン酸；グリココール酸；サーファクチン；ポロキソマー（ｐｏｌｏｘｏｍｅｒ）；ソルビタントリオレエート（ｓｏｒｂｉｔａｎ ｔｒｉｏｌｅａｔｅ）（Ｓｐａｎ ８５）等のソルビタン脂肪酸エステル；チロキサポールおよびリン脂質等の界面活性剤を含む。
【００４６】
本明細書中で使用される用語「界面活性剤」は、２つの混ざらない相の間の界面、例えば、水と有機ポリマー溶液との界面、水／空気界面または有機溶媒／空気界面に優先的に吸着する任意の化合物をいう。界面活性剤は、一般に、親水性部分および親油性部分を保有し、それにより微粒子への吸着に際してそれらは外部環境に対して、同様に被覆された粒子を引きつけない成分を示す傾向があり、従って粒子凝集を低減させる。界面活性剤はまた、治療用薬剤または診断用薬剤の吸着を促進し、そして薬剤のバイオアベイラビリティを増大させ得る。
【００４７】
本明細書中で使用される「界面活性剤を取り込んだ」粒子は、少なくとも粒子の表面に界面活性剤を有する粒子をいう。界面活性剤は、粒子形成の間に粒子全体および表面に取り込まれてもよいし、または粒子形成の後に粒子上に被覆されてもよい。界面活性剤は、吸着、イオン結合または共有結合、または取り囲むマトリックスにより物理的に「包括」されることによって粒子表面に被覆され得る。界面活性剤は、例えば、ポリマー性ミクロスフェアなどの制御放出粒子中に取り込まれうる。
【００４８】
本発明の噴霧乾燥粒子は、さらに治療用、予防用もしくは診断用の化合物または上記の生物活性薬剤以外の薬物をさらに含む。治療用、予防用もしくは診断用の化合物または薬物の例としては、喘息、腱付着部症（ｅｎｔｈｅｓｉｍａ）、嚢胞性線維症の治療または予防のため、または全身性治療のための薬物が挙げられるがこれらに限定されない。抗ウイルス薬物、抗細菌薬物または抗真菌薬物はまた、当該分野で知られている診断薬剤または予防薬剤と同様に含まれうる。粒子内に含まれうる、上記の生物活性薬剤以外の適切な治療、予防または診断の薬物または化合物の他の例は、１９９９年１月５日に発行されたＨａｎｅｓらの米国特許第５，８５５，９１３号（その内容の全体が参考として本明細書に援用される）に見出されうる。
【００４９】
好ましい態様において、噴霧乾燥粒子は、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する。他の態様において、噴霧乾燥粒子は、約０．１ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する。さらなる他の態様において、噴霧乾燥粒子は約０．０５ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する。
【００５０】
本明細書中で使用する用語「空気力学的に軽い粒子」は、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する粒子をいう。乾燥粉体の粒子のタップ密度は、ＧｅｏＰｙｃ^TM装置（Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐ．，Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，ＧＡ ３００９３）を使用して得ることができる。Ｄｕａｌ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔａｐ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｔｅｓｔｅｒ（Ｖａｎｋｅｌ，ＮＣ）も使用しうる。タップ密度は、エンベロープ質量密度の標準的基準である。等方性粒子のエンベロープ質量密度は、粒子の質量を、粒子を中に閉じこめることができる最小球体エンベロープ容積で割ったものと定義される。低いタップ密度に寄与しうる特徴としては、不規則な表面構造および多孔性構造が含まれる。
【００５１】
吸入治療用の空気力学的に軽い粒子の好ましいメジアン直径は、少なくとも約５ミクロン（μｍ）、例えば、約５〜約３０μｍである。好ましい態様では、噴霧乾燥粒子は、約５μｍ〜約３０μｍのメジアン幾何学的直径を有する。メジアン直径、質量メジアン直径（ＭＭＤ）、質量メジアン幾何学的直径（ＭＭＧＤ）および質量メジアンエンベロープ直径（ＭＭＥＤ）等の用語は、本明細書中では交換可能に使用される。用語直径は、本明細書中では用語「空気力学的直径」とは対照的に、質量直径または幾何学的直径をいう。用語「空気力学的直径」および「質量メジアン空気力学的直径」（ＭＭＡＤ）は、本明細書中では交換可能に使用される。本発明の１つの態様では、質量メジアン空気力学的直径は、約１μｍ〜約５μｍである。本発明の他の態様では、質量メジアン空気力学的直径は、約１μｍ〜約３μｍである。さらに他の態様では、質量メジアン空気力学的直径は、約３μｍ〜約５μｍである。
【００５２】
噴霧乾燥粒子の質量メジアン直径は、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ＩＩｅ（Ｃｏｕｌｔｅｒ，Ｍｉａｍｉ，ＦＬ）等の電気的ゾーン感受装置またはレーザー回折装置（例えば、Ｓｙｍｐａｔｅｃ，Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，ＮＪによって製造されたＨｅｌｏｓ装置）を用いて測定されうる。サンプル中の粒子の直径は、粒子組成および合成方法等の因子に依存した範囲である。サンプル中の粒子のサイズの分布は、気道内の標的部位内で最適な沈着を可能にするように選択されうる。
【００５３】
空気力学的に軽い粒子は、予め選択されたサイズ分布を有する粒子サンプルを提供するように、例えば、濾過または遠心分離によって製造または分離され得る。例えば、サンプル中の粒子の３０％以上、５０％以上、７０％以上、または８０％以上が、少なくとも約５μｍの選択された範囲内の直径を有しうる。所定のパーセントの粒子が属さねばならない選択された範囲は、例えば、約５〜約３０μｍ、または必要に応じて約５〜約１５μｍである。１つの好ましい態様において、粒子の少なくとも一部は、約９〜約１１μｍの直径を有する。また、必要に応じて、少なくとも約９０％、または必要に応じて約９５％または約９９％が、選択された範囲内の直径を有する粒子サンプルが製造されうる。粒子サンプル中の空気力学的に軽い、より大きな直径の粒子のより高い比率での存在は、そこに取り込まれた治療用または診断用薬剤の深肺部への送達を増強する。大直径粒子は、一般に少なくとも約５μｍのメジアン幾何学的直径を有する粒子を意味する。
【００５４】
約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度、少なくとも約５μｍのメジアン直径、および約１〜約５ミクロン、好ましくは約１〜約３ミクロンの空気力学的直径を有する空気力学的に軽い粒子は、口腔咽頭内での慣性および重力沈着をより免れることができ、気道あるいは深肺へと標的される。より大きな、より多孔性の粒子は、吸入療法のために現在使用されているもののようなより小さく密なエアゾール粒子よりも効率的にエアゾール化することができるので、その使用は有用である。
【００５５】
より小さく、比較的に密な粒子と比較して、より大きな、好ましくは少なくとも約５μｍのメジアン直径を有する空気力学的に軽い粒子はまた、食細胞のサイトゾル腔からの粒子のサイズ排除により、肺胞マクロファージによる食作用性（ｅｎｇｕｌｆｍｅｎｔ）および肺からのクリアランスを潜在的によりうまく避けることができる。肺胞マクロファージによる粒子の食作用は、粒子直径が約３μｍを越えて増大すると急激に低下する。Ｋａｗａｇｕｃｈｉ，Ｈ．ら、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ７：６１−６６（１９８６）；Ｋｒｅｎｉｓ，Ｌ．Ｊ．およびＳｔｒａｕｓｓ，Ｂ．，Ｐｒｏｄ．Ｓｏｃ．Ｅｘｐ．Ｍｅｄ．，１０７：７４８−７５０（１９６１）；およびＲｕｄｔ，Ｓ．およびＭｕｌｌｅｒ，Ｒ．Ｈ．，Ｊ．Ｃｏｎｔｒ．Ｒｅｌ．，２２：２６３−２７２（１９９２）。粗表面を有する球体のような、統計上等方性の形の粒子については、粒子のエンベロープの容積は、完全な粒子食作用のためにマクロファージ内で必要とされる細胞質ゾル腔の容積にほぼ等しい。
【００５６】
従って空気力学的に軽い粒子は、肺において被包された薬剤をより長期的に放出することができる。吸入後、空気力学的に軽い生分解性粒子は肺に沈着し、肺胞マクロファージによりほとんどの粒子が貧食されることなく、その後ゆっくりとした分解および薬物放出を生じることができる。薬剤は、比較的ゆっくりと肺胞液中へ、そして制御された速度で血液中へと送達され、過度に高い濃度の薬物に接触した細胞に起こりうる毒性反応の可能性を最小限に抑えることができる。空気力学的に軽い粒子は、それ故、吸入治療のために、特に制御放出適用において高度に適している。
【００５７】
粒子は、深肺または上気道のような気道の選択された領域への局所的送達のために、適切な材料、表面粗度、直径およびタップ密度で製造することができる。例えば、上気道送達のためにはより高い密度もしくはより大きな粒子が使用でき、または同じもしくは異なる治療薬を含む、試料中の異なる大きさの粒子の混合物を、１回の投与で標的の肺の異なる領域に投与することができる。約３〜約５μｍの範囲の空気力学的直径を有する粒子は、中央および上部の気道への送達に好ましい。約１〜約３μｍの範囲の空気力学的直径を有する粒子は、深肺への送達に好ましい。
【００５８】
エアゾールの慣性的嵌入および重力沈殿が、正常な呼吸条件下での気道および肺細葉における主要な沈着機序である。Ｅｄｗａｒｄｓ，Ｄ．Ａ．，Ｊ．Ａｅｒｏｓｏｌ Ｓｃｉ．，２６：２９３−３１７（１９９５）。粒子（あるいはエンベロープ）容積ではなくエアゾールの質量に比例して、２つの沈着機序の重要性が増大する。肺におけるエアゾール沈着の部位はエアゾールの質量によって決定され（少なくとも平均空気力学的直径が約１μｍより大きい粒子に関しては）、粒子表面の不規則性および粒子の多孔性を高めることによってタップ密度を低下させると、他の物理的パラメータはすべて等しいままで、より大きな粒子エンベロープ容積を肺に送達することが可能となる。
【００５９】
より低いタップ密度の粒子は、実際のエンベロープ球体の直径に比べて小さな空気力学的直径を有する。空気力学的径、ｄ_aer は、次式：
【００６０】
【数１】

【００６１】
（式中、エンベロープ質量ρはｇ／ｃｍ³ の単位である）によってエンベロープ球体の直径、ｄに関係する（Ｇｏｎｄａ，Ｉ．「エアゾール送達における物理化学的原理」Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ １９９１より（Ｄ．Ｊ．Ａ．ＣｒｏｍｍｅｌｉｎとＫ．Ｋ．Ｍｉｄｈａ編）ｐ．９５−１１７、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ；Ｍｅｄｐｈａｒｍ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９９２）。ヒト肺の肺胞領域における単分散エアゾール粒子の最大沈着（約６０％）は、ほぼｄ_aer ＝３μｍの空気力学的直径に関して起こる。Ｈｅｙｄｅｒ，Ｊ．ら、Ｊ．Ａｅｒｏｓｏｌ Ｓｃｉ．，１７：８１１−８２５（１９８６）。その小さなエンベロープ質量密度のゆえに、最大深肺沈着を示す、単分散吸入粉体を含む空気力学的に軽い粒子の実際の直径ｄは次の通りである：
【００６２】
【数２】

【００６３】
（式中、ｄは常に３μｍより大きい。）例えば、エンベロープ質量密度、ρ＝０．１ｇ／ｃｍ³ を示す空気力学的に軽い粒子は、９．５μｍという大きさのエンベロープ直径を持つ粒子に関して最大の沈着を示す。粒子サイズの増大は、粒子間接着力を低下させる。Ｖｉｓｓｅｒ，Ｊ．，Ｐｏｗｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，５８：１−１０。従って、大きな粒子サイズは、食作用損失の低下に寄与することに加えて、エンベロープ質量密度の低い粒子に関して深肺へのエアゾール化の効率を上昇させる。
【００６４】
本発明の１つの態様では、噴霧乾燥粒子は、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度および約５μｍ〜約３０μｍのメジアン直径を有し、これらの組み合わせにより、約１μｍ〜約５μｍ、好ましくは約１〜約３μｍの空気力学的直径を産生する。空気力学的直径は、肺内の最大沈着を提供するために計算され、直径５ミクロン未満、好ましくは１から３ミクロンの非常に小さな粒子の使用によって予め達成され、次いで食作用に曝される。より大きな直径を有するが、充分に軽い（従って、「空気力学的に軽い」特徴）粒子の選択は、肺への等価な送達を生じるが、より大きなサイズの粒子は食作用を受けない。改良された送達は、滑らかな表面を有する粒子と比較して、粗いまたは平らでない表面を有する粒子を用いることにより得られうる。
【００６５】
本発明の１つの態様によれば、粒子は、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満の質量密度および約５μｍ〜約３０μｍの平均直径を有する。質量密度、ならびに質量密度、平均直径および空気力学的直径の関係は、１９９６年５月２４日に提出された米国出願第０８／６５５，５７０号に考察されており、その全体が参考として本明細書中に援用される。好ましい態様では、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満の質量密度および約５μｍ〜約３０μｍの平均直径を有する粒子の空気力学的直径は、約１μｍ〜約５μｍである。
【００６６】
噴霧乾燥粒子は、エアゾール化による気道への治療用薬剤または診断用薬剤の制御された全身送達または局所送達のために使用されうる。エアゾール化による肺への粒子の投与は、比較的大きな直径、例えば、約５μｍよりも大きなメジアン直径の治療エアゾールの深肺への送達を可能にする。粒子は、粒子凝集を減少し、粉体の流動特性を改良するために、粗い表面構造を有するように製造されうる。噴霧乾燥粒子は、改良されたエアゾール化特性を有する。噴霧乾燥粒子は、乾燥粉体吸入装置によりエアゾール化を増強する特徴を有するように製造され、口、喉および吸入装置への沈着が少なくなるようになる。
【００６７】
エアゾール用量、製剤および送達システムは、例えば、Ｇｏｎｄａ，Ｉ．「気道への治療用および診断用薬剤の送達のためのエアゾール」、Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ Ｄｒｕｇ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，６：２７３−３１３、１９９０；およびＭｏｒｅｎ，「エアゾール投与形態および製剤」、Ａｅｒｏｓｏｌ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｅｒａｐｙ，Ｍｏｒｅｎら編、Ｅｓｅｖｉｅｒ，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，１９８５に記載されるように、特定の治療適用のために選択されうる。
【００６８】
界面活性剤または治療用薬剤の荷電した複合体を含まない粒子と比較して、本明細書に開示される粒子によるエアゾール化のより優れた効率により、より多くの治療用薬剤を送達することが可能である。生分解性ポリマーの使用は、肺における制御放出および長期の局所作用または全身のバイオアベイラビリティを可能にする。高分子薬物の変性は、高分子がポリマーシェル内に含まれ、保護されうるので、エアゾール化の間に最小化されうる。ペプチダーゼインヒビターとのペプチドの共封入（ｃｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）は、ペプチドの酵素分解を最小化することができる。肺送達は、注射の必要性を有利に減少または除去することができる。例えば、日周のインスリン注射の必要性を回避することができる。
【００６９】
本発明はまた、肺系に送達する方法に関する。上記方法は、本発明の方法によって得られた噴霧乾燥粒子の有効量を、治療、予防または診断を必要とする患者の気道に投与する工程を含む。
【００７０】
約５〜約３０μｍの範囲の幾何学的サイズ（または平均直径）ならびに０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有し、それ故約１〜約３μｍの空気力学的直径を有する多孔性のまたは空気力学的に軽い粒子は、深肺への送達のために理想的特性を示すことが明らかにされた。しかし、好ましくは、例えば、約３〜約５μｍの範囲のより大きな空気力学的直径が、中央および上気道への送達に好ましい。本発明の１つの態様によれば、粒子は、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度および約５μｍ〜約３０μｍの平均直径を有する。本発明の他の態様によれば、非ポリマー粒子は、約０．４ｇ／ｃｍ³ 未満の質量密度および約５μｍ〜約３０μｍの平均直径を有する。本発明の１つの態様では、粒子は、約１ミクロン〜約５ミクロンの空気力学的直径を有する。本発明の他の態様では、粒子は、約１〜約３ミクロンの空気力学的直径を有する。本発明のさらに他の態様では、粒子は、約３〜約５ミクロンの空気力学的直径を有する。
【００７１】
治療、診断または予防用途のために、定量投与吸入器（ＭＤＩ）、乾燥粉体吸入器（ＤＰＩ）ネブライザまたは点滴注入のような吸入器装置（これらに限定されない）から粒子を送達することができる。かかる装置は、当該技術分野において既知である。例えば、１９７６年８月５日にＶａｌｅｎｔｉｎｉらに許諾された米国特許第４，０６９，８１９号にＤＰＩが記載されている。
【００７２】
実施例
本発明は、以下の限定されない実施例を参考にすることによってさらに理解される。
【００７３】
以下の実施例で使用されるいくつかの方法および材料は、１９９８年１２月１５日に提出された米国出願第０９／２１１，９４０号、１９９６年１０月２９日に提出された米国出願第０８／７３９，３０８号、現在は米国特許第５，８７４，０６４号、１９９６年５月２４日に提出された米国出願第０８／６５５，５７０号、１９９７年５月２３日に提出された米国出願第０９／１９４，０６８号、１９９７年５月２３日に提出されたＰＣＴ／ＵＳ９７／０８８９５出願、１９９７年１１月１７日に提出された米国出願０８／９７１，７９１号、１９９７年１月１６日に提出された米国出願第０８／７８４，４２１号、現在米国特許第５，８５５，９１３号および１９９９年６月２２日に提出された米国出願第０９／３３７，２４５号に記載されており、それら全ての全体が参考として本明細書中に援用される。
【００７４】
材料
ＩｇＧはＳｉｇｍａ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯから得た。ｈＧＨのＤＮＡ配列は、１９９０年２月６日にＧｏｅｄｄｅｌらに許諾された米国特許第４，８９８，８３０号に記載されている。ＤＰＰＣはＡｖａｎｔｉ（Ａｌａｂａｓｔｅｒ，ＡＬＡ）またはＳｉｇｍａから入手した。
【００７５】
噴霧乾燥
Ｎｉｒｏ（Ｄｅｎｍａｒｋ）のＭｏｂｉｌｅ Ｍｉｎｏｒ噴霧乾燥器を使用した。高温ガスは、除湿した空気または窒素であった。ガス温度は、約８０〜約１５０℃の範囲であった。
【００７６】
粒子サイズ分布分析
サイズ分布を、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ＩＩ（Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｃｏｒｐ．，Ｍｉａｍｉ，ＦＬ）を用いて決定した。５〜１０ｍｇのミクロスフェアに、約１０滴のＣｏｕｌｔｅｒタイプＩＡ非イオン分散剤、続いて２ｍＬアイソトンＩＩ溶液（Ｃｏｕｌｔｅｒ）を添加し、粒子を短時間のボルテックス混合により分散させた。粒子の一致が５〜８％になるまで、この懸濁物を５０ｍＬのアイソトンＩＩ溶液に添加した。５００，０００より多い粒子を球体の各バッチについて計数した。
【００７７】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による粒子形態学
ミクロスフェアの形態を、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）のＳｔｅｒｅｏｓｃａｎ ２５０ ＭＫ３顕微鏡を１５ｋＶで用いて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。ミクロスフェアを凍結乾燥させ、両面テープでメタルスタブに載せ、観察の前に金で被覆した。
【００７８】
粒子密度分析
容積密度を、Ｄｕａｌ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔａｐ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｔｅｓｔｅｒ（Ｖａｎｋｅｌ，ＮＣ）を用いて得られるような、タップ密度測定により評価し、Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｉｔｈａｃａ，ＮＹ）での水銀侵入分析（ｍｅｒｃｕｒｙ ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ）により確認した。
【００７９】
タンパク質完全性測定
タンパク質完全性測定を、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ−ＨＰＬＣ）により得た。
【００８０】
実施例１
１〜３ミクロンの理論的な空気力学的直径を有する吸入に適した粒子が、水／エタノール共溶媒混合物中のＤＰＰＣを伴うタンパク質を噴霧乾燥することによって調製しうることを実証するためにＩｇＧ粒子を調製した。７０／３０ エタノール／水共溶媒を使用した。溶質濃度（ＩｇＧおよびＤＰＰＣを組み合わせた）は、０．１％ｗ／ｖであった。水のｐＨを、３〜５．７まで変化させた。噴霧乾燥のパラメータは、入り口温度（１１０℃）、噴霧器スピン速度（１〜２バー）、４０ｍＬ／分のフィード速度、および出口温度約５０℃であった。４０／６０ ＩｇＧ／ＤＰＰＣおよび５０／５０ ＩｇＧ／ＤＰＰＣ粒子を調製した。タップ密度は、０．０２〜０．２ｇ／ｃｍ³ の範囲であり、平均幾何学的直径は約７ミクロンであった。このことは、１〜３ミクロンの範囲の空気力学的直径を与え、吸入には理想的であった。ＳＤＳ ＰＡＧＥ分析により、開始ＩｇＧ材料と噴霧乾燥ＩｇＧ粒子との間に差異はなく、凝集または分解がないことを示した。
【００８１】
実施例２
ヒト成長ホルモン（ｈＧＨ）は、水性溶液からの噴霧乾燥中に変性を受けやすいタンパク質の一例である。ｈＧＨを、ＤＰＰＣを有する水／エタノール共溶媒混合物で噴霧乾燥させた。
【００８２】
７０／３０ エタノール／水共溶媒（体積／体積）および０．１％ｗ／ｖの溶質濃度（ｈＧＨおよびＤＰＰＣを組み合わせた）を使用した。ｐＨは７．４（ＮａＰＯ₄ 緩衝液）であった。噴霧乾燥パラメータは上記の通りであった。６０／４０ ｈＧＨ／ＤＰＰＣおよび８０／２０ ｈＧＨ／ＤＰＰＣ粒子を調製した。
【００８３】
タップ密度は、０．０２〜０．０４ｇ／ｃｃの範囲であり、平均幾何学的直径は７〜８ミクロンであった。このことは、１〜３ミクロンの範囲の空気力学的直径を与え、吸入には理想的であった。
【００８４】
６０％および８０％のｈＧＨ噴霧乾燥粒子を、ＨＰＬＣにより解析し、不安定性（例えば、凝集、アミド分解）を検出した。上記の噴霧乾燥粒子をＤＰＰＣおよび有機共溶媒の非存在下で噴霧乾燥したｈＧＨ粒子と比較した。分析により、２３％から２％未満までの凝集の減少、および検出可能なアミド分解がないことが示された。
【００８５】
実施例３
異なる温度および湿度に供して長期間（６週間）にわたるｈＧＨタンパク質の安定性を測定した。これらの実験を、緩くキャップをしたガラスバイアルで行い、サンプルを温度および湿度に完全に曝した。選択した条件は、生成物保管の間に一般に存在する条件よりも厳しいものであった。
【００８６】
ｈＧＨの安定性を、モノマー（活性形態）とより大きな分子量の凝集体の量を示すＳＥＣ−ＨＰＬＣにより測定した。表１は、バルクｈＧＨ粉体に対するｈＧＨ噴霧乾燥粒子（６０％ｈＧＨおよび４０％ＤＰＰＣ）のより優れた安定性を示すＳＥＣ−ＨＰＬＣデータを示す。
【００８７】
【表１】

【００８８】
均等物
当業者は、本明細書中に詳細に記載された発明の特定の態様の多くの均等物を認識するか、または通常の実験だけを用いて確認することができる。かかる均等物は、特許請求の範囲に含まれることが意図される。

Claims (49)

1. （ａ）タンパク質、リン脂質、および水性溶媒と有機溶媒とを含む共溶媒を合わせて、混合物を形成する工程；および、
   （ｂ）該混合物を噴霧乾燥して、安定性が改良されたタンパク質を有する噴霧乾燥粒子を製造する工程、
   を含み、ここで粒子が本質的にタンパク質およびリン脂質からなり、タンパク質が３０〜９０重量％の量で存在し、リン脂質が少なくとも１０重量％の量で粒子中に存在する、
   安定性が改良されたタンパク質を有する噴霧乾燥粒子の製造方法。
2. 噴霧乾燥粒子が、タンパク質およびリン脂質からなる、請求項１記載の方法。
3. リン脂質が、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトールおよびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１記載の方法。
4. タンパク質がヒト成長ホルモンである、請求項１記載の方法。
5. タンパク質の安定性がＳＥＣ−ＨＰＬＣによって測定される、請求項１記載の方法。
6. ２５℃および６０％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも７０％のタンパク質完全性を保持する、請求項１記載の方法。
7. ４０℃および７５％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも５０％のタンパク質完全性を保持する、請求項１記載の方法。
8. タンパク質が、治療用、予防用または診断用薬剤である、請求項１記載の方法。
9. 該混合物中のタンパク質およびリン脂質の濃度が、少なくとも０．１重量／容量％である、請求項１記載の方法。
10. 共溶媒がアルコールを含んでなる、請求項１記載の方法。
11. 有機溶媒が、共溶媒中に少なくとも５０容量％の濃度で存在する、請求項１記載の方法。
12. 噴霧乾燥粒子が、０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項１記載の方法。
13. 噴霧乾燥粒子が、０．１ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項１２記載の方法。
14. 噴霧乾燥粒子が、０．０５ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項１３記載の方法。
15. 噴霧乾燥粒子が、５ミクロン〜３０ミクロンのメジアン幾何学的直径を有する、請求項１２記載の方法。
16. 噴霧乾燥粒子が、１ミクロン〜５ミクロンの空気力学的直径を有する、請求項１２記載の方法。
17. インスリン：プロタミン：亜鉛を含む複合体化してなる凝集粒子を含まない、請求項１記載の方法によって製造された粒子。
18. （ａ）ペプチド、リン脂質、および水性溶媒と有機溶媒とを含む共溶媒を合わせて、混合物を形成する工程；および、
    （ｂ）該混合物を噴霧乾燥して、安定性が改良されたペプチドを有する噴霧乾燥粒子を製造する工程、
    を含み、ここで粒子が本質的にペプチドおよびリン脂質からなり、ペプチドが３０〜９０重量％の量で存在し、リン脂質が少なくとも１０重量％の量で粒子中に存在する、
    安定性が改良されたペプチドを有する噴霧乾燥粒子の製造方法。
19. リン脂質が１０〜７０重量％の範囲の量で粒子中に存在する、請求項１８記載の方法。
20. ペプチドの安定性が、ＳＥＣ−ＨＰＬＣによって測定される、請求項１８記載の方法。
21. ２５℃および６０％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも７０％のペプチド完全性を保持する、請求項１８記載の方法。
22. ４０℃および７５％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも５０％のペプチド完全性を保持する、請求項１８記載の方法。
23. ペプチドが、治療用、予防用または診断用薬剤である、請求項１８記載の方法。
24. 該混合物中の合わされたペプチドおよびリン脂質の濃度が、少なくとも０．１重量／容量％である、請求項１８記載の方法。
25. 共溶媒がアルコールを含んでなる、請求項１８記載の方法。
26. 有機溶媒が、共溶媒中に少なくとも５０容量％の濃度で存在する、請求項１８記載の方法。
27. 噴霧乾燥粒子が、０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項１８記載の方法。
28. 噴霧乾燥粒子が、０．１ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項２７記載の方法。
29. 噴霧乾燥粒子が、０．０５ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項２８記載の方法。
30. 噴霧乾燥粒子が、５ミクロン〜３０ミクロンのメジアン幾何学的直径を有する、請求項２７記載の方法。
31. 噴霧乾燥粒子が、１ミクロン〜５ミクロンの空気力学的直径を有する、請求項２７記載の方法。
32. インスリン：プロタミン：亜鉛を含む複合体化してなる凝集粒子を含まない、請求項１８記載の方法によって製造された粒子。
33. （ａ）ペプチド、リン脂質、および有機溶媒を合わせて、混合物を形成する工程；および、
    （ｂ）該混合物を噴霧乾燥して、安定性が改良されたペプチドを有する噴霧乾燥粒子を製造する工程、
    を含み、ここで、粒子が本質的にペプチドおよびリン脂質からなり、ペプチドが３０〜９０重量％の量で存在し、リン脂質が少なくとも１０重量％の量で存在し、リン脂質が肺に対して内因性である、
    安定性が改良されたペプチドを有する噴霧乾燥粒子の製造方法。
34. （ａ）タンパク質、リン脂質および有機溶媒を合わせて、混合物を形成する工程；および、
    （ｂ）該混合物を噴霧乾燥して、安定性が改良されたタンパク質を有する噴霧乾燥粒子を製造する工程、
    を含み、ここで、粒子が本質的にタンパク質およびリン脂質からなり、タンパク質が３０〜９０重量％の量で存在し、リン脂質が少なくとも１０重量％の量で粒子中に存在する、
    安定性が改良されたタンパク質を有する噴霧乾燥粒子の製造方法。
35. 噴霧乾燥粒子が、タンパク質およびリン脂質からなる、請求項３４記載の方法。
36. リン脂質が、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトールおよびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項３４記載の方法。
37. タンパク質がヒト成長ホルモンである、請求項３４記載の方法。
38. タンパク質の安定性がＳＥＣ−ＨＰＬＣによって測定される、請求項３４記載の方法。
39. ２５℃および６０％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも７０％のタンパク質完全性を保持する、請求項３４記載の方法。
40. ４０℃および７５％相対湿度条件で６週間保管した場合、噴霧乾燥粒子が少なくとも５０％のタンパク質完全性を保持する、請求項３４記載の方法。
41. タンパク質が、治療用、予防用または診断用薬剤である、請求項３４記載の方法。
42. 混合物中のタンパク質およびリン脂質の濃度が、少なくとも０．１重量／容量％である、請求項３４記載の方法。
43. 溶媒がアルコールを含んでなる、請求項３４記載の方法。
44. 噴霧乾燥粒子が、０．４ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項３４記載の方法。
45. 噴霧乾燥粒子が、０．１ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項４４記載の方法。
46. 噴霧乾燥粒子が、０．０５ｇ／ｃｍ³ 未満のタップ密度を有する、請求項４５記載の方法。
47. 噴霧乾燥粒子が、５ミクロン〜３０ミクロンのメジアン幾何学的直径を有する、請求項４４記載の方法。
48. 噴霧乾燥粒子が、１ミクロン〜５ミクロンの空気力学的直径を有する、請求項４４記載の方法。
49. インスリン：プロタミン：亜鉛を含む複合体化してなる凝集粒子を含まない、請求項３４記載の方法によって製造された粒子。