1938年の米国食品医薬品化粧品法では、抗菌製品中のジエチレングリコールの存在により100人の子供が殺された悲劇に対応して、製造業者および医薬品会社が製品中の薬物添加物/賦形剤の安全性に責任を負うことが義務付けられている。 新しい賦形剤を確立するために必要なものを明確にするために、FDAは2005年に”医薬品賦形剤の安全性評価のための非臨床研究”と題されたガイダンス文書を発表し、賦形剤を承認するために必要な安全性研究を概説した1,2。 最近の記事では、処方における使用のためのより多くの代替賦形剤の必要性が求められている1、3、4。 処方者は、一般的に、その十分に確立された安全性プロファイルだけでなく、新しい賦形剤の承認に関連するリスクとコストのために、先例の賦形剤を 新しい賦形剤を認定する際には、安全性試験を実施する必要があり、有害事象の場合には、有害事象が賦形剤または製品によるものであるかどうかに 賦形剤を使用する場合、注射可能な投与経路に関する以前の経験は、その使用の正当性において貴重であるが、現在の規制の下では、投与経路を変更したり、現在の最高用量を超えて濃度を増加させたりするには、追加の安全性データ1,2が必要になる可能性があることに注意する価値がある。 新しい賦形剤の必要性は十分に認識されていますが、あまり広く使用されていない賦形剤の使用に関する知識を拡大することは、より容易な規制の道を提供する一方で同様に重要です。
正しいpHと緩衝液系を決定することは、タンパク質の溶解性と安定性（化学的および物理的）を確保するためにタンパク質を製剤化する上で最も重 この記事では、生物療法の安定化に焦点を当てます。 FDAによって承認される小さい分子および蛋白質の非経口的な公式両方で見つけられる緩衝は蛋白質に対するこれらの緩衝の安定の効果を探検す 表1は、FDAによって承認された製品のラベルを検索して発見されたユニークな製剤の数を示しています。 ジェネリック製品の製剤から生じる同一の製剤または異なる投与量の強さは除外された。 緩衝液の塩形態が言及されるときはいつでも、緩衝液は、これらが最も一般的な滴定剤であるので、水酸化ナトリウムまたは塩酸で滴定されると仮定されるべきである。
非経口製剤で使用されることが見出される最も一般的な緩衝液は、クエン酸塩、リン酸塩および酢酸塩であった。 これらの賦形剤に関連する長所と短所のいくつかが強調表示されます。 この論文の目的は、一般的に受け入れられるようになるためにより広範な使用を必要とする他の承認されたが、あまり一般的に使用されていない緩衝剤に注意を喚起することである。 この記事ではバッファのみに焦点を当てますが、同じ議論は他のタイプの賦形剤にも適用されます。 バイオテクノロジーは、産業として進化し、よりユニークなタンパク質足場が開発されているように、これらのタンパク質を安定化する新しい方法を見 時には、最も一般的な賦形剤は、適切な安定性を提供するか、または薬物送達技術を可能にするのに十分ではない。
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で、デジタル変革のベストプラクティスと経験について議論します。 データ管理ソリューションを展開することで、組織が新しい方法論を実装し、ワークフロープロセスを変換するのにどのように役立ったかを理解できます
一般的に使用される緩衝液
リン酸ナトリウム
リン酸ナトリウム（pKa2.1、7.2、および12.3）は、非経口製剤で最も一般的に使用される緩衝液です（表1）。 緩衝剤としてリン酸塩を使用する際の最も顕著な制限は、pHの変化に対する凍結の効果である。 Ｐ ｈシフトは二塩基性塩の選択的結晶化に起因する。 結晶化は、凍結速度、開始pH、および他のコソリュートの存在によって影響され得る。 凍結中には約2単位のpHの変化がかなり典型的ですが、3.6単位までのpHの変化が報告されています8-10。 変化するpH環境は、バルク薬物物質の処理または薬物製品溶液の凍結乾燥中にタンパク質を不安定化させる可能性を有する11-17。 これは、これらの条件がリン酸結晶化を誘導するのを助けるので、高リン酸濃度が使用されるか、または他の結晶化賦形剤が存在する条件下で最も関 高濃度のタンパク質または非結晶性溶質（例えばショ糖）を含む溶液は、リン酸塩の結晶化を阻害し、pHシフトを最小限に抑える。
クエン酸
クエン酸は最も一般的に使用されるバッファーの1つです（表1）。 それは3.1、4.8および6.4のpKaの3つのカルボン酸を含んでいる三価緩衝です（表2）広い緩衝のrange5を提供します。 FDAの不活性成分データベースによると、クエン酸塩は100以上の承認された注射可能な製品に含まれており、使用歴が大きく、安全性が証明されています。
しかし、クエン酸緩衝製剤の皮下注射をリン酸塩またはヒスチジンで緩衝されたcom寓話製剤と比較した研究では、クエン酸緩衝溶液が皮下注射18-20に多くの痛みを誘発することが確立されている。 この痛みの持続時間は比較的短かった（2分未満）が、クエン酸塩を含む自己投与注射による患者の遵守の懸念を提起する18。 クエン酸で処方する場合、標的製品プロファイルおよび意図された投与経路に留意すべきである。 頻繁な皮下注射が意図される場合、別の緩衝剤がより適切であり得る。
酢酸
酢酸のpKaは約4.8で、緩衝範囲は3.7-5.6です（表2）。 酢酸の使用は、酸性条件下で液体状態で安定なタンパク質の製剤に理想的である。 酢酸溶液の凍結乾燥は、緩衝液の揮発性酸形態の昇華によるpHの増加を伴い、塩基性塩を残す。 これは蛋白質に潜在的に不安定になって、凍結乾燥させた薬物プロダクトのpHの制御を困難にさせます。
追加承認されたバッファー
トロメタミン
トロメタミン(トリス)(pKa8.1)はリン酸塩(pKa7.2)そして中立pHの状態の近くで代理として使用できます。 両方の緩衝液は、凍結中にｐＨ変化を示す。 同じ条件下では、トロメタミン（+2.1）のpHシフトはリン酸塩（1.8）のpHシフトとほぼ同じであったが、反対方向にあった（表2）8。
ある緩衝液を別の緩衝液よりも選択することは、pHシフトの方向に対する個々のタンパク質の感度および特定のタンパク質-緩衝液相互作用に依存 トロメタミンとヒスチジンは、エリスロポエチンが高温ストレスを受けたときにリン酸よりも優れた安定剤であることが示されており、展開の可逆性を助けることによって凝集を防止する21。 Ure2pは、トロメタミン対リン酸塩22で処方されたときに線維形成に対してより安定であることが示された。
ヒスチジン
必須アミノ酸であるヒスチジンは、タンパク質治療薬の製剤においてますます一般的になってきています。 6.1のpKaを持っていて、それは中立条件（表2）の近くで蛋白質の公式にとって理想的である。
ヒスチジンは、熱ストレス23-25に対して液体および凍結乾燥状態の両方でモノクローナル抗体を保護することが示されている。 インターフェロン-タウの安定性を調べた研究では、ヒスチジン（続いてトリス、リン酸塩）を含む製剤は、熱誘起凝集に対して最も安定であったことを示した。 この安定化は、タンパク質へのヒスチジンの直接結合に起因していた26。 凍結乾燥の間に分子内β sheets24-25を維持するために水素結合の提供者として機能によって抗体を保護するために、ヒスチジンおよびアスパラギン酸は さらに、ヒスチジンは、鉄イオンと一重項酸素と結合する能力のために抗酸化物質の特性を有することが見出されている24,27。 ヒスチジンを使用する欠点は、ヒスチジン溶液が加速温度および酸性pH下で色を変化させ、ステンレス鋼から鉄を抽出することが観察されているこ
グルコン酸、乳酸、酒石酸
グルコン酸、乳酸、酒石酸は、小分子製剤にほぼ独占的に使用されている賦形剤です。 カルシウムgluconateは項目適用によって水素のフッ化物の焼跡の処置のために認可されました。 より重篤な症例では、組織損傷の予防のために、生理食塩水中の4%グルコン酸カルシウム溶液の注入が使用されている28。 FDA不活性成分データベースに記載されている乳酸を含む23の市販の注射製剤のうち、4つの製剤が生物製剤に使用されています–2つのペプチドと2つの 酒石酸を含む12の製剤のうち、タンパク質の製剤化に使用されているのは1つだけです。 これらの緩衝液は、酢酸塩およびクエン酸塩の適切な代替物であり得る。
グルコン酸は、グルコースの酸化から自然に形成される化合物です。 それはカルボン酸および水酸基を含んでいる構造を持っていることによる緩衝、安定剤およびキレート環を作る代理店として機能する潜在性がある
酒石酸塩は、25℃で液体として保存した場合、pH4.0-4.5で抗体製剤中のクエン酸塩以上のモノマーの保持を改善することが示されている29。 酒石酸塩、クエン酸塩、リンゴ酸塩および延長乳酸塩およびグルコン酸塩の水酸基が凍結乾燥させたcake30-31の無定形段階の安定の水素結合を供給で
アスパラギン酸とグルタミン酸
アスパラギン酸とグルタミン酸は、アミノ酸の血漿濃度が不十分な乳児および小児患者に投与される注入 TrophAmine®では、アスパラギン酸とグルタミン酸は、それぞれ22mMと34mMの濃度で注入されます32。 これらの濃度は、タンパク質製剤の十分な緩衝を提供するのに十分に十分に高い。
等量のアルギニンを配合した場合のグルタミン酸は、細胞内タンパク質の安定性と溶解性を改善することが示されている23,33だけでなく、再構成中の凝集を防ぐことが示されている23,34-35。 インスリンおよびヒト血清アルブミンに関する研究は、グルタミン酸およびアスパラギン酸の添加が凝集体の形成を阻害することができたことを示 Pegfilgrastimの調査はグルタミン酸塩で作り出されるpegfilgrastimの安定性を示しましたまたはギ酸塩はacetate39と対等でした。
クエン酸サイクル中間体
クエン酸、フマル酸、α-ケトグルタル酸、リンゴ酸、コハク酸はすべて、注射製剤の緩衝剤または対イオンとして安全で効果的であることが判明しているクエン酸サイクル中の中間体である。 フマル酸塩、α-ケトグルタル酸塩、リンゴ酸塩およびコハク酸塩は、限られた数の製品に使用されている（表1）。 クレブス周期の他の中間体もまた、非経口での使用に適切であり得ることが理由である。 これらの混合物はaconitate、isocitrateおよびoxaloacetateを含んでいます。 二価および三価のカルボン酸であり、それらは2.0〜6.4の範囲のpKaを有し、これらの化合物を広範囲の製剤に適したものにする（表2）。
緩衝剤としてのこれらの化合物の使用は限られているため、クエン酸塩の皮下注射に関連する注射時の同じ痛みがこれらの化合物に関連するかど しかし、それらの使用に関連する他の利点がある。 クエン酸塩は蛋白質の集中が100mg/mLの上にあったとき抗体の解決のゲル化を引き起こすために示されていました。 これは緩衝液の三価の性質に起因した。 二つのカルボン酸のみを有するコハク酸は、同じph40で同じ効果を有することが見出されなかった。
結論
正しいpHと緩衝液システムを決定することは、生物療法薬を診療所および市場に持ち込むために重要です。 新しい賦形剤の必要性ならびに既存の賦形剤のより良い理解は、非常に望ましい。 ヒスチジン、トロメタミンおよび他の多くの代替緩衝剤は、従来使用されている賦形剤よりも利点を提供する。 これらの代替バッファの使用は、処方者が持っているツールを増強するのに役立つだけでなく、そうでなければ失敗した可能性のある治療薬の開発を可能にするかもしれない。 開発中の膨大な数のタンパク質治療薬を安定させるためには、すべてのアプローチが検討のために開かれている必要があります。
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著者について
David SekはBates Collegeで化学の学士号を取得し、Northeastern Universityで化学とケミカルバイオロジーの修士号を取得しました。 彼は製剤科学者として10年の経験を持ち、ファイザーでは新しい生物療法薬の安定性を研究しています。