本公開涉及兩親性基于聚丙烯酰胺的共聚物賦形劑，所述共聚物賦形劑可以用于減少或防止水性調(diào)配物中的生物分子如蛋白質(zhì)和肽以及基于脂質(zhì)的媒劑在疏水界面處聚集，由此增加所述調(diào)配物中的所述分子的熱穩(wěn)定性。本公開還涉及單體胰島素的調(diào)配物，以及胰島素和其它蛋白質(zhì)的共調(diào)配物。與目前快速作用的進(jìn)餐時(shí)間胰島素相比，含有共聚物賦形劑的調(diào)配物表現(xiàn)出增加的穩(wěn)定性。

背景技術(shù)：

1、全世界有超過(guò)4000萬(wàn)的糖尿病患者，并且依賴于通過(guò)每日皮下胰島素注射或胰島素輸注泵的胰島素替代療法。這些患者不能產(chǎn)生促進(jìn)用于基本代謝功能的細(xì)胞葡萄糖攝取所需的足夠的胰島素，并且因此必須遞送計(jì)算的胰島素劑量來(lái)管理血糖波動(dòng)。不幸的是，目前胰島素調(diào)配物的藥代動(dòng)力學(xué)不模擬內(nèi)源性胰島素分泌，所述內(nèi)源性胰島素分泌在非糖尿病個(gè)體中可以在30分鐘內(nèi)達(dá)到峰值濃度。甚至目前針對(duì)進(jìn)餐時(shí)間大劑量設(shè)計(jì)的“速效”胰島素類似物也表現(xiàn)出20至30分鐘的延遲起效、60至90分鐘的峰值作用和3至4小時(shí)的總作用持續(xù)時(shí)間。這些動(dòng)力學(xué)是調(diào)配物中的胰島素分子的混合締合狀態(tài)的結(jié)果。商用胰島素調(diào)配物通常含有胰島素六聚體、二聚體和單體的混合物。雖然單體在注射之后被迅速吸收到血流中，但二聚體和六聚體由于其大小而吸收更加緩慢，并且必須解離成單體才能變得有活性(圖1)。進(jìn)一步地，胰島素作用的持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)使控制餐后血糖波動(dòng)變得困難，并且增加低血糖的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榧词乖谶M(jìn)餐時(shí)間葡萄糖負(fù)荷過(guò)去之后，胰島素仍可能留在體內(nèi)。

2、為了更好地控制進(jìn)餐時(shí)間的血糖，需要一種能從皮下空間快速吸收以更接近地模擬內(nèi)源性餐后胰島素分泌的胰島素調(diào)配物。單體胰島素調(diào)配物將使得能夠既更快起效又縮短作用持續(xù)時(shí)間，從而通過(guò)消除胰島素六聚體的皮下貯庫(kù)來(lái)降低餐后低血糖的風(fēng)險(xiǎn)(圖1a和圖1b)。然而，單體胰島素在調(diào)配物中不穩(wěn)定，并且迅速聚集成無(wú)活性和免疫原性的淀粉樣原纖維。目前，鋅和酚類防腐劑通常用作胰島素調(diào)配物中的賦形劑，因?yàn)槠浯龠M(jìn)胰島素六聚體形成的傾向使得它們能夠充當(dāng)穩(wěn)定劑。開發(fā)一類新的賦形劑是至關(guān)重要的，這類賦形劑能夠改善單體狀態(tài)下的胰島素穩(wěn)定性，以使得實(shí)現(xiàn)可行的超快速作用胰島素調(diào)配物。

3、胰島素聚集通常始于疏水界面，如空氣-液體界面，其中單體在吸附時(shí)經(jīng)歷部分解折疊，并且可以成核淀粉樣原纖維形成(圖1c)。單體狀態(tài)最易受聚集的影響，因?yàn)橥ǔＴ诙酆土劬喓蠣顟B(tài)下被屏蔽的疏水部分負(fù)責(zé)聚集。目前用于單體胰島素穩(wěn)定的無(wú)鋅方法依賴于通過(guò)將親水聚合物如聚(乙二醇)(peg)或海藻糖二醇聚合物共價(jià)地或非共價(jià)地與胰島素直接連接來(lái)屏蔽疏水相互作用。雖然這些方法已經(jīng)證明在使調(diào)配物中的胰島素穩(wěn)定方面是有效的，但是所述方法導(dǎo)致體內(nèi)循環(huán)時(shí)間增加，這對(duì)于超快速作用的胰島素調(diào)配物是不期望的。進(jìn)一步地，盡管聚(乙二醇)聚合物由于其水溶解度和生物相容性而傳統(tǒng)上用于藥物遞送，但最近對(duì)免疫原性的關(guān)注開始限制其使用。

4、用于胰島素穩(wěn)定的替代性方法利用兩親性聚合物占據(jù)界面的傾向，防止胰島素-界面相互作用(圖1c)。泊洛沙姆是用于提高商用胰島素調(diào)配物(u400，賽諾菲-安萬(wàn)特公司(sanofi-aventis))的穩(wěn)定性的聚合物表面活性劑的實(shí)例。然而，這些泊洛沙姆賦形劑包括有限的化學(xué)空間，表現(xiàn)出在溶液中形成微結(jié)構(gòu)如膠束的傾向，并且易于在高濃度下轉(zhuǎn)變成凝膠，并且因此，穩(wěn)定的超快速單體胰島素調(diào)配物仍然是不確定的。

5、胰島素用于治療糖尿病已有近100年的歷史，然而現(xiàn)有的速效胰島素調(diào)配物不具有用于在快速血糖波動(dòng)時(shí)間期間如進(jìn)餐時(shí)維持嚴(yán)格的血糖控制的足夠快的藥代動(dòng)力學(xué)。胰島素六聚體的解離(速效調(diào)配物中的胰島素的主要締合狀態(tài))是導(dǎo)致起效延遲和作用持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)的速率限制步驟。胰島素單體的調(diào)配物將更接近地模擬內(nèi)源性餐后胰島素分泌，但是使用已知的調(diào)配物策略，單體胰島素在溶液中是不穩(wěn)定的并且迅速聚集成淀粉樣原纖維。

6、患有某些類型糖尿病的患者缺乏足夠的胰腺β細(xì)胞質(zhì)量和/或功能來(lái)產(chǎn)生內(nèi)源性胰島素和胰淀素兩者。在非糖尿病個(gè)體中，胰島素和胰淀素協(xié)同作用以控制餐后血糖；胰淀素延遲胃排空并抑制胰高血糖素作用，而胰島素促進(jìn)細(xì)胞葡萄糖攝取。研究表明，使用胰島素和胰淀素的雙激素替代療法使得患有糖尿病的患者的血糖結(jié)果改善，包含與僅使用胰島素進(jìn)行治療相比，hba1c降低0.3％。然而，在過(guò)去的100年中，對(duì)1型糖尿病的治療主要集中在胰島素替代上。雖然存在可商購(gòu)獲得的胰淀素類似物(普蘭林肽)，但截至2012年，僅1.5％受益于胰淀素替代療法的患者采用了所述胰淀素類似物。這主要是由于調(diào)配物挑戰(zhàn)，導(dǎo)致在進(jìn)餐時(shí)除了胰島素之外，還需要麻煩的單獨(dú)注射胰淀素。

7、胰淀素高度不穩(wěn)定，并且迅速聚集形成無(wú)活性和免疫原性的淀粉樣原纖維。普蘭林肽是一種胰淀素類似物，具有三種氨基酸修飾，用于降低其聚集成淀粉樣原纖維的傾向，從而提高其保質(zhì)期，但在ph＝4時(shí)調(diào)配，使其與胰島素調(diào)配物(通常ph為約7)混合不相容。進(jìn)一步地，在典型的臨床施用中，胰島素和普蘭林肽具有不同的藥代動(dòng)力學(xué)，這與兩種激素從β細(xì)胞以相同的晝夜模式內(nèi)源性共分泌形成對(duì)比。當(dāng)外源性遞送時(shí)，吸收動(dòng)力學(xué)的差異源于調(diào)配物中的胰島素和普蘭林肽的不同締合狀態(tài)(圖15a)。普蘭林肽僅以單體形式存在，而胰島素調(diào)配物含有六聚體、二聚體和單體的混合物。胰島素締合狀態(tài)的混合導(dǎo)致吸收延遲和胰島素作用持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開提供了基于聚丙烯酰胺的共聚物賦形劑，所述基于聚丙烯酰胺的共聚物賦形劑含有具有丙烯酰胺反應(yīng)性部分的水溶性載體單體和具有丙烯酰胺反應(yīng)性部分的官能摻雜劑單體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述共聚物減少或防止水性調(diào)配物中的生物分子和基于脂質(zhì)的媒劑在疏水界面處聚集。因此，與不含基于聚丙烯酰胺的共聚物的相同調(diào)配物相比，含有基于聚丙烯酰胺的共聚物的調(diào)配物中的生物分子和基于脂質(zhì)的媒劑表現(xiàn)出增加的穩(wěn)定性，如增加的熱穩(wěn)定性?；诰郾０返墓簿畚锟梢耘c易于在水性介質(zhì)中聚集的任何生物分子或基于脂質(zhì)的媒劑一起使用，所述生物分子包含但不限于蛋白質(zhì)，如抗體和其片段、細(xì)胞因子、趨化因子、激素、疫苗抗原、癌癥抗原、佐劑以及其組合。在一些實(shí)施例中，所述蛋白質(zhì)是單克隆抗體。在一些實(shí)施例中，所述基于聚丙烯酰胺的共聚物減少或防止易于在水性介質(zhì)中聚集的蛋白質(zhì)的聚集。所述基于聚丙烯酰胺的共聚物也可以與易于在水性介質(zhì)中聚集的基于脂質(zhì)的媒劑(包含但不限于脂質(zhì)體、脂質(zhì)納米顆粒、聚合物體和膠束)一起使用，以防止或減少聚集。

2、在一些實(shí)施例中，所述蛋白質(zhì)是胰島素。在一些實(shí)施例中，基于聚丙烯酰胺的共聚物用于開發(fā)超快速吸收的賴脯胰島素(ufal)調(diào)配物，所述調(diào)配物在老化條件下仍然穩(wěn)定25±1小時(shí)，相比而言商用速效賴脯胰島素調(diào)配物穩(wěn)定5±2小時(shí)。在胰島素缺乏性糖尿病的豬模型中，ufal在9±4分鐘時(shí)表現(xiàn)出峰值作用，而商用在25±10分鐘時(shí)表現(xiàn)出峰值作用。這些超快速動(dòng)力學(xué)使ufal成為用于改善血糖控制和減少患有糖尿病的患者的負(fù)擔(dān)的有前景的候選物。

3、根據(jù)示例性實(shí)施例，基于聚丙烯酰胺的共聚物賦形劑使得能夠?qū)崿F(xiàn)超快速作用的單體胰島素的穩(wěn)定調(diào)配物。在一些實(shí)施例中，這些賦形劑是由水溶性載體單體和官能摻雜劑單體構(gòu)成的合成共聚物，所述水溶性載體單體被選擇來(lái)幫助聚合物溶解度，所述官能摻雜劑單體提供了篩選目前表面活性劑賦形劑中未開發(fā)的廣泛化學(xué)空間的能力。假設(shè)摻雜劑單體促進(jìn)聚合物-界面相互作用，減少界面處的胰島素-胰島素相互作用，并且因此提高胰島素穩(wěn)定性。在一些實(shí)施例中，使用反向加成斷裂轉(zhuǎn)移(raft)聚合的精密高通量合成被用于產(chǎn)生具有超過(guò)100種基于聚丙烯酰胺的共聚物的文庫(kù)。在本公開中，證明了基于聚丙烯酰胺的共聚物能夠?qū)崿F(xiàn)單體賴脯胰島素的穩(wěn)定調(diào)配物，并且在胰島素缺乏性糖尿病的豬模型中，這種超快速吸收的賴脯胰島素(ufal)調(diào)配物表現(xiàn)出比商用速效胰島素調(diào)配物快2倍的藥物動(dòng)力學(xué)。

4、另外，在一些實(shí)施例中，基于聚丙烯酰胺的共聚物使得單體賴脯胰島素和普蘭林肽的穩(wěn)定共調(diào)配物能夠具有同步的超快速胰島素-普蘭林肽藥代動(dòng)力學(xué)，這產(chǎn)生在進(jìn)餐時(shí)間模擬中的更好的血糖控制。這種共調(diào)配物具有改善葡萄糖管理并在每當(dāng)以其它方式使用速效胰島素時(shí)使用所述共調(diào)配物的臨床應(yīng)用中減輕患者負(fù)擔(dān)的潛力。本文所描述的共聚物賦形劑也可以更廣泛地應(yīng)用于改善蛋白質(zhì)調(diào)配物(包含胰島素調(diào)配物)的熱穩(wěn)定性，作為簡(jiǎn)單的“插入性(drop-in)”賦形劑，而不改變它其生物活性、藥代動(dòng)力學(xué)或藥效學(xué)。例如，本文所描述的共聚物賦形劑可以用作與旨在改變或調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)調(diào)配物的藥代動(dòng)力學(xué)的其它調(diào)配物方法組合的插入性賦形劑。

5、本公開還提供了一種基于聚丙烯酰胺的共聚物，所述基于聚丙烯酰胺的共聚物包括水溶性載體單體和官能摻雜劑單體，所述水溶性載體單體包括丙烯酰胺反應(yīng)性部分，所述官能摻雜劑單體包括丙烯酰胺反應(yīng)性部分；其中所述水溶性載體單體的重量百分比(wt％)為約70％至約98％；所述官能摻雜劑單體的重量百分比(wt％)為約2％至約30％；所述基于聚丙烯酰胺的共聚物的平均分子量(mn)為約1,000g/mol至約30,000g/mol；并且聚合度為約10至約250。

6、如本文所公開的，高通量受控自由基聚合技術(shù)被實(shí)施為產(chǎn)生具有基于聚丙烯酰胺的共聚物賦形劑的大文庫(kù)。如本文所提供的基于聚丙烯酰胺的共聚物的非限制性實(shí)例包含包括水溶性載體單體和官能摻雜劑單體的基于聚丙烯酰胺的共聚物，所述水溶性載體單體選自由以下組成的組：n-(3-甲氧基丙?；?丙烯酰胺(mpam)、4-丙烯酰嗎啉(morph)、n,n-二甲基丙烯酰胺(dma)、n-羥乙基丙烯酰胺(heam)和丙烯酰胺(am)，所述官能摻雜劑單體選自由以下組成的組：n-[三(羥甲基)-甲基]丙烯酰胺(tri)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amp)、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化銨(tma)、n-異丙基丙烯酰胺(nip)、n-叔丁基丙烯酰胺(tba)和n-苯基丙烯酰胺(phe)。

7、本公開提供了一種組合物，所述組合物包括約0.005wt％至約0.2wt％的基于聚丙烯酰胺的共聚物以及約100u/ml胰島素或其類似物，所述基于聚丙烯酰胺的共聚物包括約70重量％至約95重量％的morph載體單體以及約5重量％至約30重量％的nip摻雜劑單體。

8、本公開還提供了一種組合物，所述組合物包括約0.005wt％至約0.2wt％的基于聚丙烯酰胺的共聚物、約100u/ml胰島素或其類似物以及約0.01mg/ml至約0.1mg/ml普蘭林肽，所述基于聚丙烯酰胺的共聚物包括約70重量％至約95重量％的morph載體單體以及約5重量％至約30重量％的nip摻雜劑單體。

9、還提供了一種治療有需要的受試者的糖尿病的方法，所述方法包括向所述受試者施用治療有效量的包括本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物的組合物。

10、還提供了一種管理有需要的受試者的血糖水平的方法，所述方法包括向所述受試者施用治療有效量的包括本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物的組合物。

11、還提供了一種用于增加含有生物分子的調(diào)配物的穩(wěn)定性的方法，所述方法包括將約0.005wt％至約5wt％的本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物添加到所述調(diào)配物中。

12、還提供了一種用于增加蛋白質(zhì)調(diào)配物的穩(wěn)定性的方法，所述方法包括將約0.005wt％至約5wt％的本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物添加到所述蛋白質(zhì)調(diào)配物中。

13、還提供了一種用于增加含有基于脂質(zhì)的媒劑的調(diào)配物的穩(wěn)定性的方法，所述方法包括將約0.005wt％至約5wt％的本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物添加到所述調(diào)配物中。

14、還提供了一種用于降低水性組合物中的生物分子的聚集速率的方法，所述方法包括將約0.005wt％至約5wt％的本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物添加到所述調(diào)配物中。

15、還提供了一種用于降低水性組合物中的蛋白質(zhì)的聚集速率的方法，所述方法包括將約0.005wt％至約5wt％的本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物添加到蛋白質(zhì)調(diào)配物中。

16、還提供了一種用于降低水性組合物中的基于脂質(zhì)的媒劑的聚集速率的方法，所述方法包括將約0.005wt％至約5wt％的本公開的基于聚丙烯酰胺的共聚物添加到所述調(diào)配物中。