Protein Stability in Polymer Delivery Systems

聚合物输送系统中的蛋白质稳定性

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Protein drugs are currently administered systemically by injections. For individuals requiring chronic therapy, self administration with a needle is an unpleasant everyday experience. Development of injectable biodegradable polymers, e.g. poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), capable of slowly and continuously releasing proteins for months between injections may provide a realistic alternative to painful daily injections. PLGA delivery systems are also used for local therapy and for delivery of vaccines. The primary obstacle to develop PLGA delivery systems for proteins is the irreversible instability of these agents prior to their release in vivo. The overall goal of these studies is to determine the underlying molecular mechanisms responsible for 'the instability of proteins in PLGA and to use this information to develop widely applicable stablization approaches. In this proposal, the pH in the polymer will be manipulated to improve the stability of model proteins and peptides encapsulated in PLGA. This and other stabilization approaches will be applied to therapeutic proteins that promote angiogenesis. Slow-release angiogenic agents have important applications for patients with ischemic heart disease (responsible for >600,000 deaths annually in the US). The ensuing site-specific neovascularization would facilitate myocardial perfusion and reduce cardiac complications such as myocardial infarction, angina pectoris, heart failure, and/or sudden cardiac death. Considering the potential impact of PLGA delivery systems that slowly release native therapeutic proteins, such as those that promote angiogenesis, could have on human heath, the importance in resolving the poor instability of proteins encapsulated in PLGAs becomes unmistakeable. This proposal will test the following hypothesis: Moisture combined with uncontrolled and frequently acidic pH inside PLGAs are the two most common stresses responsible for instability of proteins in PLGA delivery systems, including microspheres. Development of methods to control polymer microclimate pH will become a widely applicable method to stabilize encapsulated proteins. This hypothesis will be tested in the following specific aims: 1) characterization of physical chemical processes in the polymer microclimate that influence stability and release of encapsulated proteins, 2) investigation of stability of model proteins and peptides in PLGA delivery systems, 3) application of the stabilization methodology to the delivery of angiogenic proteins, and 4) in vivo assessment of the controlled release of biologically active angiogenic proteins
描述(由申请人提供):蛋白质药物目前是通过注射系统地进行的。对于需要慢性治疗的人,用针的自我管理是一种令人不愉快的日常经历。开发可注射的可生物降解聚合物,例如在两次注射之间几个月内缓慢且连续释放蛋白质的聚(乳酸 - 乙醇酸)(PLGA)可以为每日痛苦的注射提供现实的替代品。 PLGA输送系统还用于局部治疗和疫苗输送。开发蛋白质PLGA输送系统的主要障碍是这些药物在体内释放之前的不可逆转不稳定。这些研究的总体目标是确定负责“ PLGA中蛋白质不稳定性的基本分子机制,并使用这些信息来开发广泛适用的稳定方法。在此提案中,将操纵聚合物中的pH,以提高封装在PLGA中的模型蛋白和肽的稳定性。这种和其他稳定方法将应用于促进血管生成的治疗蛋白。缓释性血管生成剂对于缺血性心脏病患者(在美国每年造成60万例死亡)具有重要的应用。随之而来的特定部位的新血管形成将促进心肌灌注并减少心脏并发症,例如心肌梗塞,心绞痛,心力衰竭和/或心脏猝死。考虑到慢慢释放天然治疗蛋白的PLGA递送系统的潜在影响,例如促进血管生成的蛋白质,可能对人荒地产生,因此可以毫无疑问地解决封装在PLGA中的蛋白质不稳定性的重要性变得毫无疑问。该提案将检验以下假设:水分与不受控制的pLGA内部酸性pH相结合,是PLGA递送系统中蛋白质不稳定的两种最常见的应力,包括微球。控制聚合物微气候pH的方法的开发将成为稳定封装蛋白的广泛适用方法。该假设将在以下特定目的中进行检验:1)在聚合物微气候中的物理化学过程的表征,影响稳定性和封装蛋白质的稳定性和释放,2)研究模型蛋白质和PLGA递送系统中模型蛋白质和肽在PLGA递送系统中的稳定性的研究,3)稳定方法在稳定方法中应用稳定方法,并评估了对反对蛋白质的范围递送,并评估了静脉蛋白的范围。

项目成果

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