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Die
vorliegende Erfindung betrifft Antigenvektoren in Form multilamellarer
Bläschen
und Zusammensetzungen, welche Antigene einschließen, die in den Bläschen eingekapselt
sind.
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Mehr
als 100 Jahre nach der Entdeckung der Infektionserreger durch Louis
Pasteur ist nachstehende Frage noch immer aktuell: Wie kann das
Immunsystem dazu gebracht werden, dauerhaft gegen eine Infektion unter
vollständig
sicheren Bedingungen wirksam zu sein? Bei den Forschungsarbeiten
geht es nicht nur um die Entwicklung neuer Impfstoffe, sondern auch
um eine Verbesserung von bereits bestehenden, wobei die Anzahl von
Injektionen verringert werden soll.
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Heutzutage
sind Virusimpfstoffe abgeschwächte
lebende Viren. Diese Strategie hat sich gegen Bakterien als weniger
erfolgreich erwiesen, weil bis dato ein einziger abgeschwächter Bakterienimpfstoff
verwendet wird: BCG. Dank der molekularbiologischen Techniken, welche
es ermöglichen,
die Virulenzfunktion der Krankheitserreger zu modifizieren, hat
der Ansatz der Abschwächung
der Mikroorganismen enorme Fortschritte gemacht. Dennoch ist es
schwierig, die Abschwächung
der Virulenz und eine wirksame Stimulierung der Immunabwehr miteinander
zu vereinbaren. Die so genannten molekularen Impfstoffe auf der
Grundlage von gereinigten Antigenen erfordern die Mitwirkung von
Adjuvansen, wobei in Bezug auf diese Adjuvanse noch viele Forschungsarbeiten
durchzuführen
sind. Zum Beispiel wurde der erste Impfstoff dieser Art gegen Hepatitis B
im Jahre 1987 ausgehend von einem Virus-Hüllprotein (Antigen HBs) entwickelt,
das durch Tierzellen erzeugt wird. Diese molekularen Impfstoffe
sind noch nicht sehr zahlreich, da gereinigte Antigene schnell durch den
Organismus eliminiert werden. Zudem sind gereinigte Antigene, die
alleine injiziert werden, nicht sehr effizient und erfordern die
Verwendung von Substanzen, welche ihre Erkennung durch das Immunsystem
fördern
und ihren Abbau verlangsamen: die Adjuvanse. Zurzeit ist Aluminiumhydroxyd
Al(OH)3, das 1926 entdeckt wurde, ein beim
Menschen zugelassenes Adjuvans. Neue Substanzen wurden im Laufe
der vergangenen Jahre entdeckt: synthetische Derivate der Wand der
Mycobakterien (Muramyldipeptid und dessen Derivate).
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Dennoch
erfordert der Nachweis der Unschädlichkeit
dieser neuen Wirkstoffe eine Vielzahl von Tests, bevor sie bei Impfstoffen
verwendet werden können,
die für
den Menschen vorgesehen sind. Schließlich stellt sich das Problem
der Anzahl der Injektionen, da ohne Auffrischungsimpfungen das Immungedächtnis unzureichend
wird.
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Die
moderne Impfung, insbesondere jene, welche rekombinierende Proteine
verwendet, beruht auf der Immunreaktion, die mit der Verabreichung
eines Antigens auf unterschiedlichen Wegen (intramuskulär, durch
die Mundöffnung)
in Zusammenhang steht. Dennoch kann diese Reaktion schlecht stimuliert
sein, entweder aufgrund einer unzureichenden Bioverfügbarkeit
des Antigens (zu kurze Lebensdauer, Proteolyse und Verdünnung in
biologischen Flüssigkeiten)
oder aufgrund des Fehlens eines wirksamen Einfangens und einer wirksamen
Präsentation
von Antigenen durch die antigen-präsentierenden Zellen (Zugänglichkeit
der denditritischen Zellen zur Immunisierungsstelle, Aufbau des
Antigens, der nicht zugleich die Assoziation mit Molekülen der
Klasse I und der Klasse II des Haupthistokompatibilitäts-Komplexes
erlaubt), oder aufgrund einer unvollkommenen Erkennung der Antigendeterminanten
durch die Immunzellen, selbst wenn die Proteinsequenz in optimaler
Weise gestaltet ist (Beispiel: Glycoproteine, die mit dem HIV-Virus
assoziiert sind oder Tumormarker).
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Somit
besteht ein sehr großes
Interesse an dem Vektorisieren dieser Moleküle, um zu versuchen, die oben
beschriebenen Einschränkungen
abzuschwächen.
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Klassischerweise
zielt das Impfen auf eine humorale Immunreaktion ab. Dieses System
schützt
das geimpfte Individuum vor einem eventuellen Ausgesetztsein gegenüber einem
Krankheitserreger, wobei auf diese Weise die Verbreitung einer extrazellulären Infektion
verhindert wird. Dennoch ist es gegenüber einer intrazellulären Infektion
machtlos. Die zelluläre
Immunreaktion ist somit die unerlässliche Ergänzung zur Eliminierung der
infizierten Zelle. Infolgedessen müsste eine ideale Impfung die
zwei Arten von Immunität,
nämlich die
zelluläre
und die humorale, begünstigen.
Die zelluläre
Immunreaktion ermöglicht
die Beseitigung von intrazellulären
Krankheitserregern, wie zum Beispiel Viren, oder die Zerstörung von
Krebszellen. Zurzeit stößt das Erhalten
einer adäquaten
Immunreaktion durch Verabreichung eines Antigens noch auf zahlreiche
Schwierigkeiten. Daher ist es noch nicht möglich, eine Impfung gegen spezifische
Tumorantigene (zum Beispiel Brustkrebs) oder gegen schwach immunogene
Antigene (zum Beispiel mit HIV assoziierte Glycoproteine) zu erhalten.
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Somit
besteht ein offensichtlicher Bedarf an einem Verfahren, welches
es ermöglicht,
Antigene zu vektorisieren, um eine Zellreaktion unter Ausschluss
eventueller anaphylaktischer Schocks oder einer Proteolyse im Serum
herbeizuführen.
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Eine
große
Anzahl von Krankheiten könnte
von der Verabreichung von Antigenproteinen oder Antigenpeptiden
profitieren, die therapeutisch vektorisiert wurden. Dies würde es ermöglichen,
die unerwünschten
Nebenwirkungen, die auf die zu hohe Menge an Antigenen zurückzuführen sind,
die verabreicht werden müssen, um
die Immunreaktion „auszulösen" (zum Beispiel Krebsschutzimpfung),
zu reduzieren.
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Es
wurde in der Fachliteratur vorgeschlagen, Liposome zugleich als
Antigenvektor und als Immunoadjuvans für das Erhalten von Impfstoffen
zu verwenden. Die internationale Anmeldung WO 95/22961 lehrt eine
besondere Auswahl von Phospholipiden, welche in die Zusammensetzung
solcher Liposome eintreten, wobei diese Auswahl dazu bestimmt ist,
die Immunreaktion zu verbessern und dies ungeachtet dessen, ob die Antigene
einfach in Gegenwart der Liposome verwendet werden oder ob sie in
den Liposomen eingekapselt sind.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben für verschiedene Anwendungen
auf Gebieten, die sich von jenen der vorliegenden Erfindung völlig unterscheiden,
multilamellare Bläschen
entwickelt, welche eine so genannte „Zwiebelstruktur" aufweisen und von
ihrer Mitte aus bis zu ihrem Umfang aus einer Folge von lamellaren
Schichten bestehen, die durch ein flüssiges Medium getrennt sind.
Diese Bläschen
können
durch ein Verfahren erhalten werden, welches die Herstellung einer
lamellaren kristallflüssigen
Phase und deren Umwandlung durch Anwendung von Aufschneiden umfasst.
Ein solches Verfahren wird insbesondere in der Patentschrift WO
93/19735, die aus der französischen
Patentschrift FR-2 689 418 hervorgeht, oder in WO 95/18601 beschrieben,
die alle hiermit zur Bezugnahme aufgenommen werden.
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Gemäß der Patentschrift
FR-2 689 418 kann diese Umwandlung während eines Schritts zum homogenen
Aufschneiden der kristallflüssigen
Phase erfolgen, wobei dies zu Bläschen
führt,
die auch als Mikrokapseln mit kontrollierter Größe bezeichnet werden. Dennoch
kann, wenn mit der Formulierung der lamellaren kristallflüssigen Phase,
insbesondere mit der Natur der Tenside, die in die Zusammensetzung
aufgenommen werden, gespielt wird, die Umwandlung dieser kristallflüssigen Phase
aus Bläschen
durch einfache mechanische Beanspruchung, insbesondere zum Zeitpunkt
des Mischens der Bestandteile, erhalten werden.
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Die
von den Erfindern durchgeführten
Forschungsarbeiten haben dazu geführt, dass die Erfinder entdeckt
haben, dass die Verwendung der oben beschriebenen Techniken die
Entwicklung von neuen multilamellaren Vektoren geringer Größe erlaubt,
welche eine große
Einkapselungswirksamkeit aufweisen und leicht herzustellen sind
und welche für
das Vektorisieren von Antigenen verwendet werden können, mit
dem Ergebnis, dass die Immunreaktion des Organismus gegen das eingekapselte
Antigen erhöht
wird.
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Ein
solcher Vektor weist in vielerlei Hinsicht die gesuchten Vorteile
für ein
Impfadjuvans auf.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass alle Moleküle, die in die Zubereitung
der Zusammensetzungen der Erfindung aufgenommen werden, im Handel
erhältlich
sind.
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Andere
Vorteile stehen mit dem besonders einfachen Herstellungsverfahren
der nützlichen
multilamellaren Bläschen
gemäß der Erfindung
in Zusammenhang, welches die Verwendung einer großen Bandbreite an
Tensiden ermöglicht.
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Ein
weiterer, ebenfalls mit dem Herstellungsverfahren der nützlichen
multilamellaren Bläschen
der Erfindung in Zusammenhang stehender Vorteil besteht darin, dass
es – wie
aus folgender Beschreibung hervorgehen wird – erlaubt, mehrerer Antigene
im selben Bläschen
gemeinsam einzukapseln, wodurch ein eventueller Zugang zu mehrwertigen
Impfstoffen oder das gemeinsame Einkapseln mit einem Antigen oder
mehreren Antigenen der Zusatzstoffe ermöglicht wird, wodurch es möglich wird,
die Bläschen
zu funktionalisieren, was zum Beispiel ermöglicht, das Targeting der Zusammensetzung
zu verbessern oder die Ausrichtung (humoral oder zellulär) der Immunreaktion
zu beeinflussen.
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Ein
weiterer Vorteil, der ebenfalls im Wesentlichen mit dem verwendeten
Verfahren zur Herstellung der verwendeten Bläschen mit Zwiebelstruktur gemäß der Erfindung
in Zusammenhang steht, liegt darin begründet, dass die Wirkstoffe und
die Zusatzstoffe vor der Ausbildung der Bläschen aufgenommen werden, wodurch ein hervorragender
Einkapselungsertrag möglich
wird, aus dem sich eine bessere Wirksamkeit und eine deutliche Wirtschaftlichkeit
bei extrem teuren Molekülen
ergibt.
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Ferner
besteht ein weiterer, ebenfalls mit dem verwendeten Verfahren zur
Herstellung der verwendeten Bläschen
gemäß der Erfindung
in Zusammenhang stehender Vorteil darin, dass ohne Unterschied sowohl wasserlösliche als
auch fettlösliche
Wirkstoffe oder Zusatzstoffe aufgenommen werden können.
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Genauer
gesagt schlägt
die vorliegende Erfindung ein neues Mittel zum Vektorisieren von
Antigenen vor, mit der Absicht, die Immunreaktion des Organismus
gegen diese Antigen oder diese Antigene zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung
zielt insbesondere auf ein Verfahren zum Verabreichen eines Antigens
ab, welches erlaubt, die zelluläre
wie auch die humorale Immunreaktion deutlich zu verbessern.
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Somit
betrifft gemäß einer
ihrer wesentlichen Eigenschaften die Erfindung einen neuen Antigenvektor, der
aus einer Dispersion aus multilamellaren Bläschen besteht, innerhalb derer
das Antigen wenigstens teilweise eingekapselt ist, wobei die Bläschen aus
einer zweischichtigen Zusammensetzung bestehen, welche wenigstens
ein Tensid umfasst, wobei die zweischichtigen Zusammensetzungen
konzentrisch sind und den Bläschen
eine Zwiebelstruktur verleihen.
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Unter
Antigen wird jegliche Substanz verstanden, die eine Reaktion des
Immunsystems und/oder die Produktion von Antikörpern herbeiführt. Eine
Antigensubstanz umfasst wenigstens einen Antigendeterminanten oder
ein Epitop, der/das aus molekularen Motiven besteht, die von den
spezifischen Antikörpern
und/oder den Zellen des Immunsystems erkannt werden.
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Die
gemäß der Erfindung
verwendeten Antigen sind vorteilhafterweise Proteinantigene. Es
kann sich dabei insbesondere um Antigene handeln, die aus natürlichen
oder rekombinierenden Proteinen oder Peptiden bestehen.
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Es
können
auch Bläschen
der Erfindung als Antigenvektoren vom Typ Glycoproteine oder Polysaccharide
verwendet werden.
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Die
Bläschen
der Erfindung können
ein Antigen oder ein Antigengemisch enthalten. Als Beispiel für ein Antigengemisch
werden insbesondere Gemische angeführt, welche entweder durch
Synthese oder Biotechnologie oder durch Extraktion ausgehend von
den betroffenen Mikroorganismen erhalten werden.
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Unter „Zwiebelstruktur" ist – wie zuvor
ausgeführt – eine multilamellare
Struktur zu verstehen, in der die Bläschen von im Wesentlichen kugeliger
Form aus einer Folge zweischichtiger konzentrischer Zusammensetzungen
bestehen und dies von der Mitte bis zum Umfang der Bläschen, daher
der Name Zwiebelstruktur, der daher dazu verwendet wird, um solche
Strukturen zu bezeichnen.
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Solche
Strukturen werden vorteilhafterweise durch Aufnahme von wenigstens
einem Antigen in eine lamellare kristallflüssige Phase erhalten, welche
wenigstens ein Tensid umfasst, wobei danach die lamellare kristallflüssige Phase
in eine dichte Phase von multilamellaren Bläschen geringer Größe umgewandelt
wird.
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Somit
betrifft die Erfindung gemäß einer
ihrer wesentlichen Eigenschaften ein Verfahren zur Herstellung einer
Zusammensetzung, welche wenigstens ein Antigen enthält, gemäß dessen
eine lamellare kristallflüssige
Phase hergestellt wird, welche das Antigen enthält, und wobei die Neuanordnung
der kristallflüssigen Phase
in multilamellare Bläschen
durch Anwenden eines Aufschneidvorgangs herbeigeführt wird.
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Dieses
Aufschneiden kann ein homogenes Aufschneiden sein, was den Vorteil
hat, dass Bläschen
mit vollkommen homogener Größe erhalten
werden. Dennoch kann sich ein einfaches mechanisches Rühren als ausreichend
erweisen, um die Bildung der multilamellaren Bläschen der vorliegenden Erfindung
herbeizuführen
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Gemäß einer
weiteren Eigenschaft der Erfindung betrifft diese Produkte, die
durch das Verfahren erhalten werden können.
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Gemäß der französischen
Patentschrift FR-2 689 418 kann diese Umwandlung während eines
Schritts des homogenen Aufschneidens der kristallflüssigen Phase
erfolgen, was zu Bläschen
oder Mikrokapseln mit kontrollierter Größe führt. Dennoch kann durch Spielen
mit der Formulierung der lamellaren kristallflüssigen Phase, insbesondere
der Natur der Tenside, die in diese Zusammensetzung aufgenommen
werden, die Umwandlung der kristallflüssigen Phase aus Bläschen durch
einfache mechanische Beanspruchung, insbesondere zum Zeitpunkt des
Mischens der Bestandteile, erhalten werden.
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Die
Formulierung führt
vorteilhafterweise zur Beteiligung eines Gemisches von oberflächenaktiven Molekülen. Es
werden im Allgemeinen wenigstens zwei unterschiedliche Tenside verwendet,
welche unterschiedliche hydrophil lipophile Balancen aufweisen,
wodurch es möglich
wird, fortlaufend die Eigenschaften der zweischichtigen Zusammensetzungen
zu regeln und somit das Auftreten von Instabilität zu steuern, welche die Ausbildung
der multilamellaren Bläschen
regelt.
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Es
scheint, dass diese Struktur für
die besonders vorteilhaften Ergebnisse verantwortlich ist, die erhalten
werden, und dass die multilamellaren Bläschen der Erfindung dem Antigen
ermöglichen,
intakt bis zu den antigen-präsentierenden
Zellen (CPA) vorzudringen und sein Einfangen durch diese Zellen
zu begünstigen.
Es erscheint somit, dass die Funktion der Bläschen der Erfindung darin besteht,
das Einfangen des Antigens durch das Immunsystem zu vektorisieren,
zu schützen
und zu verbessern.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
besitzen die Bläschen,
die die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bilden, Durchmeser
kleiner als 20 μm,
vorzugsweise kleiner als 10 μm,
noch mehr bevorzugt kleiner als 1 μm und noch weiter bevorzugt
zwischen 0,1 und 1 μm.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
enthalten die Membrane der in den Zusammensetzungen der Erfindung
enthaltenen Bläschen
wenigstens ein Tensid, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem
besteht:
- – hydrogenierten
oder nicht hydrogenierten Phospholipiden,
- – gesättigten
oder einfach oder mehrfach ungesättigten,
linearen oder verzweigten Fettsäuren
in C6 bis C18 in
Form von Säure
oder Salz eines Alkali- oder
Erdalkalimetalls oder eines Amins,
- – ethoxylierten
Estern dieser Fettsäuren
und
- – Saccharose,
- – Sorbitan,
- – Mannitol,
- – Glycerol
oder Polyglycerol,
- – Glycol,
- – Mono-,
Di- oder Triglyceriden oder Gemischen aus Glyceriden dieser Fettsäuren,
- – gesättigten
oder einfach oder mehrfach ungesättigten,
linearen oder verzweigten, ethoxylierten oder nicht ethoxylierten
Fettalkoholen in C6 bis C18,
- – ethoxylierten
oder nicht ethoxylierten Ethern dieser Fettalkohole und
- – Saccharose,
- – Sorbitan,
- – Mannitol,
- – Glycerol
oder Polyglycerol,
- – Glycol,
- – polyethoxylierten,
hydrogenierten oder nicht hydrogenierten Pflanzenölen,
- – sequenzierten
Polymeren von Polyoxyethylen und Polyoxypropylen (Poloxamere),
- – Polyethylenglycol-Hydroxystearat,
- – Alkoholen
mit Sterolskelett, wie z. B. Cholesterin, Sitosterol.
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Die
ausgewählten
Tenside, insbesondere die oben erwähnten Tenside, werden vorteilhafterweise
aus der Kategorie von Tensiden ausgewählt, die durch die Gesetzgebung
für die
pharmazeutische Verwendung in Abhängigkeit vom Verabreichungsweg
gestattet sind.
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Es
werden aus den oben erwähnten
Tensiden vorteilhafterweise zwei Tenside ausgewählt, welche relativ unterschiedliche
Eigenschaften aufweisen, insbesondere eine unterschiedliche hydrophil
lipophile Balance (HLB). Das erste Tensid wird vorteilhafterweise
eine hydrophil lipophile Balance zwischen 1 und 6, vorzugsweise
zwischen 1 und 4 aufweisen, während
das zweite Tensid eine hydrophil lipophile Balance zwischen 3 und
15, vorzugsweise zwischen 5 und 15 aufweisen wird.
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Wie
zuvor gesehen, kann durch das Verfahren gemäß der Patentschrift FR 2 689
418 eine bessere Kontrolle der Größe der mehrschichtigen Bläschen erzielt
werden.
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Die
nach der Umwandlung der kristallflüssigen lamellaren Phase in
multilamellare Bläschen
erhaltene Zubereitung kann im Anschluss verdünnt werden, insbesondere mit
einem wässerigen
Lösemittel,
wie beispielsweise einer Pufferlösung,
einer Salzlösung
oder einer physiologischen Lösung,
um so eine wässerige Bläschensuspension
zu erhalten.
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Die
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendete Einkapselungstechnik ermöglicht es, einfach sehr hohe
Einkapselungserträge,
in der Nähe
von 100%, zu erreichen. Dennoch sind solche Erträge in Abhängigkeit von den ins Auge gefassten
Anwendungen nicht immer unerlässlich.
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Somit
liegt der Einkapselungsertrag des (oder der) Antigens (Antigene)
in den Zusammensetzungen der Erfindung vorteilhafterweise über 50%,
vorzugsweise über
80%.
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Ein
weiterer Vorteil in Zusammenhang mit der Einkapselungstechnik der
Erfindung besteht darin, dass sie es ermöglicht, mehrere Antigene innerhalb
derselben Bläschen
gemeinsam einzukapseln, aber auch ein Antigen oder mehrere Antigene
mit Zusatzstoffen, welche es ermöglichen,
die Bläschen
zu funktionalisieren; dadurch wird es insbesondere möglich, das
Targeting zu verbessern. Es können
beispielsweise Cytokine gemeinsam eingekapselt werden, welche es
ermöglichen,
die (humorale oder zelluläre)
Ausrichtung der Immunreaktion zu beeinflussen.
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Die
Erfindung stellt ein Mittel zum Vektorisieren von Antigenen bereit,
insbesondere von Proteinantigenen, wobei die Vektorisierung in vivo
nach der intravenösen
oder intraperitonealen Injektion erfolgen kann.
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Gemäß einer
weiteren wesentlichen Eigenschaft der Erfindung betrifft diese eine
Zusammensetzung, welche wenigstens ein Antigen enthält, gegen
das spezifische Antikörper
oder eine spezifische Zellreaktion erzeugt werden soll, wobei das
Antigen/die Antigene wenigstens teilweise in den multilamellaren
Bläschen
eines Vektors, wie er zuvor definiert wurde, eingekapselt ist/sind.
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Die
Zusammensetzungen, welche wenigstens ein Antigen enthalten, das
in den zuvor beschriebenen multilamellaren Bläschen eingekapselt ist, können auch
pharmazeutische Zusammensetzungen sind, die zur Verwendung als Impfstoffe bestimmt
sind, aber auch Zusammensetzungen, die zur Herstellung von monoklonalen
Antikörpern
bestimmt sind.
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Schließlich betrifft
die Erfindung gemäß einer
anderen ihrer wesentlichen Eigenschaften ein Verfahren zur Herstellung
der zuvor beschriebenen Zusammensetzungen.
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Dieses
Verfahren umfasst folgende Schritte:
- – Herstellung
einer kristallflüssigen
lamellaren Phase, welche wenigstens ein Tensid umfasst und das Antigen/die
Antigene enthält,
- – Umwandlung
der kristallflüssigen
Phase in multilamellare Bläschen
mit Zwiebelstruktur durch Aufschneiden,
- – Dispersion
in einer wässerigen
Lösung,
um die gewünschte
Antigenkonzentration zu erhalten.
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Genauer
gesagt wird gemäß des Verfahrens
in einem ersten Schritt eine kristallflüssige Phase hergestellt, die
aus einem Gemisch von amphiphilen Molekülen und einer wässerigen
Lösung
besteht, welches das/die Antigen/Antigene enthält. Die wässerige Phase kann insbesondere
einen PBS-Puffer oder jede andere physiologische Lösung enthalten.
Natürlich
wird der Arbeitsmodus angepasst, um den eventuellen Mangel an Löslichkeit
von bestimmten Antigenen zu berücksichtigen.
Somit werden vorteilhafterweise in die wässerige Phase unterschiedliche
Zusatzstoffe oder Co-Lösemittel
aufgenommen, die dazu neigen, die Lösung des Antigens, beispielsweise
Glycerol, Polyethylenglycol, Propylenglycol oder Harnstoff, zu begünstigen.
Der Fachmann wird die Natur der Tenside und ihre Anteile so wählen, dass
eine weitere einfache Umwandlung der kristallflüssigen Phase in multilamellare
Bläschen
mit Zwiebelstruktur erzielt wird. Der Fachmann kann – ohne dazu
verpflicht zu sein – für die Tenside
wenigstens ein eher hydrophobes amphiphiles Molekül auswählen, welches
vorzugsweise eine HLB von weniger als 4 aufweist, und ein anderes,
eher hydrophiles amphiphiles Molekül, welches eine HLB von vorzugsweise über 5 aufweist.
Eine solche Auswahl ermöglicht
eine einfache Umwandlung der kristallflüssigen Phase.
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In
einem zweiten Schritt wird das homogene Gemisch, das aus der gebildeten
kristallflüssigen
Phase besteht, gemäß einem
der zuvor beschriebenen Verfahren aufgeschnitten. Vorteilhafterweise
kommt ein homogenes Aufschneiden zur Anwendung, um eine regelmäßige Größe der Bläschen zu
erzielen. Dennoch erweist sich das Anwenden eines solchen homogenen
Aufschneidens nicht immer als erforderlich, und – vorausgesetzt, dass mit der
Formulierung der kristallflüssigen
Phase gespielt wird – kann
ein einfaches Gemisch in einem industriellen Mischer ermöglichen,
die kristallflüssige
lamellare Phase in multilamellare Bläschen gemäß der Erfindung umzuwandeln.
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In
einem dritten Schritt wird das Gemisch, das aus den multilamellaren
Bläschen
gemäß der Erfindung besteht,
in einem Überschuss
von wässeriger
Lösung,
zum Beispiel einem physiologischen Serum, dispergiert, um das Gemisch
auf die gewünschte
Antigenkonzentration zu bringen.
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Die
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele dargestellt, welche
zeigen, dass es möglich
ist, die Verwendung von multilamellaren Tensid-Mikrobläschen für die Impfung
von Menschen und Tieren in Betracht zu ziehen, wobei folgende Vorteile
erzielt werden:
- 1) Es ist möglich, ein Antigen oder mehrere
Antigene getrennt oder gemeinsam in multilamellaren Bläschen geringer
Größe zu vektorisieren.
- 2) Man kann unter Berücksichtigung
der Erhöhung
der Immunreaktion die Verwendung einer geringeren Menge Antigen
ins Auge fassen. Das kann von Bedeutung sein, wenn man beabsichtigt,
auf rekombinierende und/oder teure Antigene zurückzugreifen.
- 3) Die Verstärkung
der Immunreaktion durch Mikroeinkapselung ermöglicht es, die Verwendung von schwach
immunogenen Molekülen
ins Auge zu fassen, die alleine nicht zu einer ausreichenden Immunreaktion
führen.
- 4) Die Geschwindigkeit der Entwicklung der Immunreaktion ermöglicht es,
eine Verringerung des Abstands zwischen der Durchführung von
aufeinanderfolgenden Auffrischungsimpfungen ins Auge zu fassen.
In der Tat tauchen bei der letzten Auffrischungsimpfung nur 30%
der behandelten Personen auf, so dass 70% der Personen, obwohl sie
eine erste Injektion erhalten haben, nicht wirksam immunisiert sind.
Ein kürzerer
Zeitabstand zwischen den Auffrischungsimpfungen müsste eine
bessere Durchimpfung der Bevölkerung
gewährleisten.
- 5) Die Erhöhung
der zellulären
Immunreaktion ist die Garantie für
ein besseres Impfen.
- 6) Der Umstand, dass die Wirkung der Verstärkung der Immunreaktion eines
eingekapselten Antigens durch die Gegenwart eines Adjuvans, beispielsweise
QS21, noch stärker
ist, erlaubt es (ohne Verpflichtung), technologische Koppelungen
ins Auge zu fassen.
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Somit
ist abschließend
zu sagen, dass die Ergebnisse einen Verstärkungseffekt der Immunreaktion zeigen,
der sehr allgemein ist und potentiell bei zahlreichen Impfstoffen
für Menschen
und Tiere oder für
die Herstellung von antigenhaltigen Zusammensetzungen angewendet
werden kann.
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Die
folgenden Beispiele haben lediglich darstellenden Charakter und
sind keinesfalls als Einschränkung
der Erfindung auszulegen.
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Beispiel
3 wird durch 1 bis 4 dargestellt,
welche zeigen:
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1 die
Ergebnisse bezüglich
der Herstellung von Anti-HSA Serum-IgG nach Immunisierung gemäß des Protokolls
IP/OV, das in Beispiel 3 definiert ist, mit T = 19, T = 35 und T
= 050 für
vier Behandlungstypen, die mit eingekapseltem HSA (1), freiem HSA
in PBS (2), freiem HSA in einem Gemisch mit leeren Bläschen (3)
und freien Bläschen
(4) erfolgen;
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2 die
isotypische Anti-HSA-Reaktion nach der Immunisierung gemäß des Protokolls
IP/IV, das in Beispiel 3 definiert ist, ausgedrückt durch die mittleren Titer
an IgG-Isotypen nach den vier oben definierten Behandlungstypen
(1, 2, 3 und 4),
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3 die
Ergebnisse betreffend die Produktion von Anti-HSA Serum-IgG nach
der Immunisierung gemäß des SC-Protokolls,
das in Beispiel 3 definiert ist, mit T = 19, T = 35, T = 50 für drei Behandlungstypen,
die jeweils als 1 (mit eingekapseltem HSA), 2 (mit freiem HSA in
PBS) und 3 (mit freien Bläschen)
bezeichnet sind,
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4 die
isotypische Anti-HSA-Reaktion nach drei Immunisierungen gemäß des Protokolls
SC, das in Beispiel 3 definiert wird, im Fall von drei Behandlungen,
die als 1, 2 und 3 bezeichnet sind, mit eingekapseltem HSA (1),
freiem HSA in PBS (2), leeren Bläschen
(3).
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5 und 6 werden
unter Bezugnahme auf Beispiel 4 angeführt und zeigen jeweils die
Dosierungsergebnisse der B-Lymphozytenzellen, welche Anti-NP-Antikörper von
IgG-Isotypen erzeugen, in Bezug auf die Gesamtmilzzellen nach der
Anwendung der zwei Immunisierungsprotokolle, die im Beispiel 4 definiert sind,
umfassend jeweils eine IP-Immunisierung (5) und drei
IP-Immunisierungen (6).
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Herstellung und Charakterisierung
einer Zusammensetzung, welche eingekapselte Antigene enthält
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Es
wird eine Zusammenstellung hergestellt, die multilamellare Bläschen enthält und folgende
Zusammensetzung aufweist, in welcher die Anteile in Gewichtsprozent
angeführt
werden:
wobei
wie folgt vorgegangen wird.
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Das
Kaliumoleat, das Cholesterin, das Cholesterinsulfat und Laureth
4 werden im Voraus unter magnetischem Rühren eine Stunde lang bei 55°C gemischt.
Der erhaltenen Paste, die auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird,
werden langsam unter leichtem Rühren
die wässerige
HSA-Lösung
(oder reines Wasser für die
leeren Mikrobläschen)
und danach Phosphatidylcholin beigemengt. Das Gemisch wird im Anschluss
in eine Aufschneidzelle eingeführt,
die aus zwei koaxialen Zylindern besteht, von denen einer fixiert
und der andere in Rotation ist. Diese Art von Vorrichtung wird in
der Patentschrift WO 93/19735 beschrieben. Das Aufschneiden von
ungefähr
10 s–1 wird
eine Stunde lang aufrechterhalten. Die Probe wird im Anschluss in
sterilem Wasser mit 250 mg Paste pro 1 ml Wasser dispergiert.
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Ein
zweiter Verdünnungsvorgang
wird vor der Injektion mit 0,5 ml der vorhergehenden Lösung in
2 ml sterilem Wasser durchgeführt.
Bei Proben, die ein Adjuvans enthalten, wird dieses zuvor in das
Dispersionswasser mit 5 μl
wässeriger
Adjuvanslösung
(bei 20 μg/μl) in 1,995
ml Wasser aufgenommen. Dadurch wird in der injizierten Lösung eine
Antigenkonzentration von 20 μg
für 100 μl injizierbares
Volumen erhalten und für den
Fall, dass das Adjuvans verwendet wird, liegt seine Endkonzentration
bei 4 μg
für 100 μl.
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Der
Einkapselungsgrad wird durch Dosierung nach Trennung der Bläschen von
dem Überstand
und anschließender
Befreiung des Antigens geschätzt.
Die Dispersion der Bläschen
wird ultrazentrifugiert (40 000 Umdrehungen/Minute, 1 h lang). Das
Bläschenmaterial
wird 10-fach durch eine 10%-ige Deoxycholatnatriumsalzlösung verdünnt. Die
Suspension von durch das Deoxycholatsalz zerstörten Bläschen wird einem intensiven
Wirbeleffekt ausgesetzt und danach ultrazentrifugiert (50.000 Umdrehungen/Minute,
60 Minuten lang). Die Dosierung des Antigens erfolgt durch Spektrophotometrie
des Bläschenmaterials
mit Hilfe der Bradford-Technik (Analytical Biochemistry, 1976, 72,
S. 248) unter Verwendung der Dosierung „Bio-Rad protein assay" gemäß dem bereitgestellten
Protokoll (Bio-Rad Laboratories, USA).
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Die
mit dem Bläschenmaterial
assoziierten Werte, die der Menge an eingekapseltem Antigen (HSA) entsprechen,
liegen bei 80% ± 5%.
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Die
Durchschnittsgröße der multilamellaren
Bläschen,
welche HSA enthalten, wird durch die Technik der dynamischen Lichtdiffusion
gemessen. Man kommt auf eine Größe von 0,218 μm bei einer
Polydispersität von
20%, was zeigt, dass in Bezug auf die Größe der Bläschen eine homogene Probe vorliegt.
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Beispiel 2
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Dosierung
der Immunreaktion
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a) Impfprotokoll
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Es
wird die Immunreaktion eines mikroeingekapselten Antigens bestimmt,
das in vivo verabreicht wurde, wobei auf ein Mäusemodell zurückgegriffen
wird.
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Es
wurde ein beschleunigtes Impfprotokoll verwendet, um die Kapazität von Vektoren
hinsichtlich der schnellen Herbeiführung einer Immunreaktion zu
testen. Innerhalb von zwanzig Tagen erfolgten drei Injektionen,
danach wurden Dosierungen der Gesamtimmunoglobuline (IgG, IgM) nach
zwei und vier Wochen durchgeführt.
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Vier
unterschiedliche Formulierungen (mit 1 bis 4 bezeichnet), welche
dieselben Mengen an Antigen enthielten, sowie zwei Kontrollformulierungen
(als 5 und 6 bezeichnet) wurden getestet:
- 1)
Antigen alleine,
- 2) Antigen in Verbindung mit einem bekannten Adjuvans (QS21
von AQUILA, USA),
- 3) in multilamellare Mikrobläschen
von Tensiden gemäß Beispiel
eingekapseltes Antigen,
- 4) in multilamellare Mikrobläschen
von Tensiden gemäß Beispiel
1 eingekapseltes Antigen, in Verbindung mit QS21,
- 5) multilamellare Mikrobläschen
von Tensiden analog zu jenen, die gemäß Beispiel 1 erhalten werden,
aber leer,
- 6) multilamellare Mikrobläschen
von Tensiden analog zu jenen, die gemäß Beispiel 1 erhalten werden,
aber leer, in Verbindung mit dem Adjuvans QS21.
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Alle
Formulierungen wurden so hergestellt, dass ein Injektionsvolumen
von 100 μl
20 μg Antigen
(frei oder eingekapselt) enthält
und – sofern
vorhanden – 4 μg Adjuvans
QS21 (vgl. oben).
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Das
Mausmodel ist ein Modell von BALB/c weiblichen Mäusen im Alter von 8 Wochen,
mit einem Durchschnittsgewicht von 20 g. Zehn Tage verstreichen
zwischen der ersten und der zweiten intraperitonealen Injektion.
Die dritte und letzte Verabreichung erfolgt intravenös 10 Tage
später.
Das Protokoll erstreckt sich somit über insgesamt 20 Tage. Dasselbe
Protokoll wird für
die sechs Formulierungen angewendet, welche den sechs Gruppen der
vier Mäuse
entsprechen, die mit 1 bis 6 gekennzeichnet sind. Jede Gruppe wurde
mit der Formulierung derselben Nummer behandelt.
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Die
Tiere werden unter „normalen" Bedingungen gehalten,
ad libitum ernährt
und normal hydriert.
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Zwei
Blutentnahmen (retroorbitale Entnahme) werden zwei und vier Wochen
nach der letzten Injektion durchgeführt, um die Gesamtimmunoglobuline
(IgG, IgM) bei dem Serum nach Zentrifugierung des gesamten heparinierten
Blutes zu dosieren.
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b) Ergebnis: Dosierung
der Gesamtantikörperreaktion
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Die
Dosierung der Gesamtantikörperreaktion
erfolgt, indem die Immunoglobuline durch einen ELISA-Test (Saunders
G. C. „Immunoassays
in the clinical laboratory",
Ed. By Nakamura et al. 1979) mit Hilfe von Kaninchen-Immunoglobulinen
und Anti-Immunoglobulinen von Mäusen
(Institut Pasteur, Paris), die peroxadase-markiert sind, titriert
werden. Die fixierten Immunoglobuline werden durch Zugabe des Enzymsubstrats
offenbart.
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Die
in diesem Test durchgeführte
Messung ist klassischerweise eine Absorbanzmessung mit 405 nm, wobei
das Produkt der enzymatischen Reaktion, das im ELISA-Test gebildet
wird, das Licht bei dieser Wellenlänge absorbiert. Das verwendete
Analyseverfahren ergibt Ergebnisse, die mit jenen der Absorbanzmessung bei
mittlerer Höhe
der Sättigung
identisch sind, aber mit größerer Genauigkeit
bei den schwachen Werten und wobei ein Verfahren angewendet wird,
welches es ermöglicht,
in einer proportionalen Größe auf die
Antigenmenge zuzugreifen, welche im Serum vorhanden ist, durch Parametrierung
der Kurven, welche die Absorbanz in Abhängigkeit von der Verdünnung zeigen.
In der Tat kann das Verdünnungsgesetz
auf folgende Weise modellhaft dargestellt werden:
wobei:
I(D) die bei
der Verdünnung
D gemessene Absorbanz ist,
I
0 der Grundlärm der Messung
ist,
I
S die Messung bei Sättigung
(Plateau) ist,
C
0 proportional zur
gewünschten
Antikörperkonzentration
ist (C
0 hat die Größe einer Konzentration).
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I0 wird direkt gemessen. IS wird
ausgehend von einem Experiment erhalten, bei dem die Reaktion ausreichend
ist, um die Sättigung
zu erzielen. Der erhaltene Wert wird danach in der Parametrierung
der anderen Messungen derselben Untersuchungsreihe verwendet, selbst
wenn für
letztere die Sättigung
nie erreicht wird.
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Die
Parametrierung der Kurven ermöglicht
es, für
jedes Experiment C0 abzuleiten, also eine
proportionale Anzahl zur Menge der Antikörper, die im untersuchten Serum
vorhanden ist.
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Dieses
Verfahren ist feiner als die einfache Messung der Verdünnung, mit
dem Ziel, das Halbplateau zu erhalten, weil es ermöglicht,
eine Messung selbst in Abwesenheit von Sättigung zu erreichen. Es ist
somit besonders für
schwache Reaktionen geeignet.
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Die
Ergebnisse nach zwei und nach vier Wochen (nach dem Ende des Impfprotokolls)
für die
Gesamtheit der Zubereitungen werden in folgender Tabelle 1 angeführt.
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Die
durch dieses Verfahren erhaltenen Werte werden in untenstehender
Tabelle 1 angeführt
und sind somit proportional zu dem im Blut vorhandenen Immunoglobulinwert.
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Das
Zeichen „-" entspricht einer
Reaktion von weniger als 2, was als nicht signifikant beurteilt
wird.
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Somit
sieht man, dass ab zwei Wochen eine signifikante Immunreaktion für die eingekapselten
Formulierungen (mit oder ohne Adjuvans) erhalten wird. Am Ende von
vier Wochen ergeben die eingekapselten Formulierungen eine sehr
bedeutende Reaktion, mehr als 50 Mal höher als die Antigenreaktion
in Zusammenhang mit dem Adjuvans und mehr als 100 Mal höher als
bei Zugabe des Adjuvans QS21 zum eingekapselten Antigen.
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Beispiel 3: Einfluss des
Immunisierungsweges
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Andere
Versuche zur Immunisierung mit HSA bei BALB/c-Mäusen wurden gemäß zweier
Immunisierungsprotokolle durchgeführt, die nachstehend als IP/IV
und SC bezeichnet sind und folgende Behandlungen umfassen:
- – Protokoll
IP/IV: 2 intraperitoneale Injektionen (IP), gefolgt von einer intravenösen Injektion
(IV),
- – Protokoll
SC: 3 subkutane Injektionen (SC).
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Die
Formulierungen der Bläschen
sind mit jenen von Beispiel 1 identisch. In allen Fällen lag
die HSA-Dosis bei 20 μg
pro Injektion von 100 μl.
Alle Injektionen erfolgten in einem zeitlichen Abstand von 10 Tagen,
das heißt
eine Injektion bei T = 0, T = 10 und T = 20. Die (retro-orbitalen)
Entnahmen erfolgten bei T = 19, das heißt einen Tag vor der letzten
Injektion, und bei T = 35 und T = 50.
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Es
wurden Gruppen von jeweils 4 Mäusen
folgenden Behandlungen unterzogen:
-
– Für das Protokoll IP/IV:
-
- – nur
HSA, aufgelöst
im PBS-Puffer (Kontrolle)
- – HSA
eingekapselt gemäß vorliegender
Erfindung, mit 20 μg
Protein in 5 mg Bläschen,
die im PBS-Puffer bei einem Gesamtvolumen von 100 μl dispergiert
sind,
- – HSA,
aufgelöst
im PBS-Puffer, ergänzt
um leere Bläschen
(20 μg Protein
und 5 mg leere Bläschen,
dispergiert bei 100 μl
im PBS-Puffer),
- – leere
Bläschen
(5 mg Bläschen,
dispergiert bei 100 μl
im PBS-Puffer).
-
– Für das Protokoll SC:
-
- – HSA
alleine, aufgelöst
im PBS-Puffer (Kontrolle),
- – HSA
eingekapselt in den Bläschen
gemäß der Erfindung,
mit 20 μg
Protein in 5 mg Bläschen,
die im PBS-Puffer dispergiert sein, bei einem Gesamtvolumen von
100 μl),
- – leere
Bläschen
(5 mg dispergierte Bläschen
bei 100 μl
im PBS-Puffer).
-
Die
Dosierungen der Antikörper
erfolgten durch ELISA bei Gesamt-Immunoglobulinen
(IgGH + L) bei T = 19, T = 35 und T = 050 und bei Isotypen IgG1, IgG2a und IgG2b sowie IgG3 bei
T = 50.
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Die
Ergebnisse werden in 1 bis 4 angeführt, bei
denen die durchschnittlichen Titerwerte erscheinen (Durchschnitt
der Dosierungen der einzelnen Seren). Es zeigt sich:
- 1) eine Null-Antikörperreaktion,
wenn freies, nicht eingekapseltes HSA verwendet wird, sowie bei
leeren Bläschen;
- 2) eine bedeutende Erzeugung von Gesamtimmunoglobulinen bei
den zwei Verabreichungswegen, wenn HSA eingekapselt ist, mit einem
Maximum bei T = 35;
- 3) eine starke Verstärkung
der Reaktion IgG gesamt (H + L) mit eingekapseltem HSA, das auf
subkutanem Weg verabreicht wird. Die Ergebnisse werden in nachstehender
Tabelle 2 angeführt: TABELLE
2
- 4) kein Adjuvanseffekt der leeren Bläschen, weil freies HSA in Gegenwart
von leeren Bläschen
nur eine sehr schwache Reaktion mit sich bringt;
- 5) eine dominante Produktion von IgG1, die Gegenwart von IgG2a in den zwei Protokollen mit viel bedeutenderen
Titern im Fall von subkutanen Verabreichungen sowie die Gegenwart
von IgG2b. Keine Produktion von IgG3 konnte festgestellt werden, unabhängig vom
Verabreichungsprotokoll.
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Dieses
vollständige
Beispiel vervollständigt
die Ergebnisse von Beispiel 2 und zeigt, dass die Einkapselung eines
Antigens in multilamellare Bläschen
gemäß der Erfindung
die Immunreaktion für
verschiedene Injektionstypen verstärkt. Zudem wird gezeigt, dass
die Wirkung der Bläschen
keine Adjuvanswirkung ist, da die Zugabe der leeren Bläschen zum
nicht eingekapselten Antigen keinerlei Reaktionsverstärkung mit
sich bringt.
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Beispiel 4: Tests mit
Masern-NP-Protein
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Immunisierungstests
mit Masern-NP-Protein (internes Protein des Masernvirus) wurden
mit zwei Immunisierungsprotokollen mittels intraperitonealer (IP)
Injektion durchgeführt:
- – eine
einzige Injektion (die Ergebnisse sind in 5 dargestellt),
- – drei
Injektionen mit einem Intervall von 7 Tagen (die Ergebnisse sind
in 6 dargestellt), jeweils mit einer NP-Proteindosis
von 30 μg
bei weiblichen BALB/c-Mäusen.
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Die
Bläschen
wurden gemäß der Formulierung
und der Vorgangsweise von Beispiel 1 zubereitet, mit einer Dosis
von 30 μg
Protein in 75 mg Bläschen,
dispergiert im PBS-Puffer (Injektionen von 300 μl, titriert bei 30 μg Protein).
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Im
Fall von Injektionen, die leere Bläschen enthalten, wurden diese
mit 75 mg Bläschen
für ein
Endvolumen von 300 μl
(PBS-Puffer) dosiert.
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Für jedes
Protokoll und jede Dosis wurden Gruppen zu vier Mäusen wie
folgt behandelt:
- – NP, aufgelöst in PBS-Puffer
(I),
- – NP,
eingekapselt in den Bläschen
gemäß der Erfindung
(II),
- – NP,
aufgelöst
im PBS-Puffer, ergänzt
durch leere Bläschen
(III),
- – NP
im PBS-Puffer, emulgiert mit vollständigem FREUND-Adjuvans. Das
Mischen erfolgt extemporan kurz vor der Injektion, bei 1 Volumen Pufferlösung, welche
das Protein enthält,
mit 1 Volumen Adjuvans CFA (SIGMA, St. Louis USA) (IV).
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Die
Dosierungen erfolgten durch ELISPOT bei IgG, 7 Tage nach der letzten
Immunisierung. Diese Dosierung besteht darin, die B-Lymphozytenzellen,
welche Anti-NP-Antikörper von
IgG-Isotypen erzeugen, im Verhältnis
zu den Gesamt-Milzzellen zu zählen.
Das Ergebnis wird somit als ein Verhältnis r der Anzahl der Zellen,
welche spezifische Antikörper
erzeugen, zur Gesamtanzahl der beobachten Zellen ausgedrückt.
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1) Protokoll 1 Immunisierung
-
- – sehr
leichte Verbesserung der Reaktion durch eingekapseltes NP (r = 500 × 10–7)
in Bezug zu NP alleine (r = 400 × 10–7);
- – kein
Verstärkungseffekt
mit leeren Bläschen,
die dem nicht-eingekapseltem
NP zugeordnet werden (r = 400 × 10–7).
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2) Protokoll 3 Immunisierungen
-
- – eingekapseltes
NP ganz deutlich höher
(r = 900 × 10–7)
als NP alleine (r = 250 × 10–7)
und vergleichbar mit NP mit vollständigem FREUND-Adjuvans (r = 900 × 10–7),
- – freies
NP, das leeren Bläschen
zugeordnet wird, ähnlich
wie NP alleine (r = 300 × 10–7).
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Dieses
Beispiel bestätigt
deutlich – bei
einem anderen Modell – die
Ergebnisse von Beispiel 3 und zeigt, dass die Werte der Verstärkung der
Reaktion, die durch die Einkapselung in den multilamellaren Bläschen gemäß der Erfindung
erhalten werden, mit jenen vergleichbar sind, die mit den mächtigsten
Adjuvansen erzielt werden (das FREUND-Adjuvans ist besonders wirksam,
aber aufgrund seiner Toxizität
ist es in den Formulierungen, die zum Impfen oder für therapeutische
Zwecke bestimmt sind, nicht erlaubt).