《AM》皮下注射基于两性离子壳聚糖的水凝胶，用于控制单克隆抗体的时空释放

创新点

目前，静脉注射单克隆抗体面临着较大的操作困难，皮下给药作为一种有潜力的替代技术被提出。作者开发了一种由壳聚糖和壳聚糖@DOTAGA组成的两性离子双组分水凝胶，可以与最初设计用于静脉内给药（IV）的无菌单克隆抗体（mAb）制剂混合，将它们重新用作新型可调节的皮下给药（SC）制剂，实现在小鼠和非人灵长类动物中调节和控制mAb的皮下释放。

作者验证了水凝胶包载mAb制剂的药代动力学特性与临床批准的rHuPH20酶法相当。此外，作者还通过开发多种SC曲妥珠单抗（抗ErbB2）生物类似药制剂来扩展研究，展示了该平台作为SC mAb递送替代策略的多功能性。在小鼠中，作者证明了可以通过调整壳聚糖和壳聚糖@DOTAGA之间的比例来调节mAb释放速率的能力，从而提供目前酶法无法实现的长期递送策略。

图文解析

结果1 水凝胶的单克隆抗体加载策略、配方和表征

作者采用一锅法将DOTAGA酸酐直接加入到水醇壳聚糖溶液中，合成壳聚糖@DOTAGA。作者初步选择了3个 壳聚糖@DOTAGA聚合物:壳聚糖 质量比（100:0 ; 67:33 ; 50:50）来研究它们对前体溶液的粘度和可注射性以及配制的水凝胶在加载mAb时的粘弹性能的影响。

图1 壳聚糖基水凝胶的表征。A )用于包载mAb的水凝胶配方和混合过程的示意图。通过SEM成像显示水凝胶的孔径大小，通过共聚焦成像显示mAbs均匀分布。B )表观粘度随剪切速率的变化反映（左）在曲妥珠单抗浓度为100 mg·kg -1和壳聚糖@ DOTAGA与壳聚糖比例为67：33时总聚合物浓度的影响，（中）在总壳聚糖聚合物浓度为50 g·kg -1和曲妥珠单抗浓度为100 mg·mL -1时壳聚糖组成质量比的影响，（右）在壳聚糖聚合物浓度为50 g·kg -1和壳聚糖@ DOTAGA与壳聚糖比例为67：33时曲妥珠单抗浓度变化的影响。C )水凝胶中有无曲妥珠单抗（100 mg·m L-1）的储存模量（G′）和损耗模量（G′′）随时间的演变。D )通过 SAXS 测量观察到超过 85 小时的水凝胶稳定动力学。凝胶化伴随着低q范围内散射强度的增加。插图显示了 100:0 水凝胶配方的恒定结构，该配方不会随着时间的推移形成稳定的水凝胶。E )通过SAXS分析在纳米级水平上水凝胶结构的演变，与mAbs负载的函数有关。插图表示壳聚糖水合同种异形体的衍射峰，具有（020）和（200）衍射线。

图2 水凝胶制剂释放曲线的表征。a )壳聚糖@ DOTAGA：壳聚糖比例对曲妥珠单抗在PBS缓冲溶液中释放的影响。B )需要施加压力将制剂挤出到临床使用的25 G针头外，用于SC给药。最大阈值力 60 N 用虚线突出显示。C )壳聚糖总聚合物浓度对曲妥珠单抗在PBS缓冲溶液中释放动力学的影响。D )曲妥珠单抗从67：33比例，50 g·kg -1聚合物浓度处方中的释放速率。E )临床常规使用的各种单克隆抗体或抗体组合从67∶33比例、50 g·kg -1聚合物浓度处方中负载100 mg·mL -1的释放动力学。所有数据以平均值±标准差表示，实验在三个生物学重复中进行。使用Mann - Whitney检验计算P值，报告为*：p < 0.05，* *：p < 0.01，* * *：p < 0.001。

结果2 水凝胶±曲妥珠单抗的临床前降解曲线、耐受性和生物相容性；水凝胶中的曲妥珠单抗的受控皮下释放

作者评估了负载曲妥珠单抗（水凝胶+曲妥珠单抗）的壳聚糖@DOTAGA-壳聚糖水凝胶通过减少不良反应和长期组织损伤来确保患者安全的能力。然后作者研究了曲妥珠单抗从水凝胶（比例 67:33，50 g·kg -1聚合物，100 mg·mL-1曲妥珠单抗）中释放的情况，使用IVIS成像，并将药代动力学（PK）谱、PK参数和生物利用度（F）与静脉曲妥珠单抗制剂和常用的临床治疗rHuPH20+曲妥珠单抗进行了比较。

图3 对水凝胶制剂进行小鼠皮下植入的临床前评价。A )水凝胶和水凝胶+曲妥珠单抗制剂在SC给药150 μL后的降解动力学的代表性荧光图像；B )曲妥珠单抗释放随时间的定量。N = 6 /组，处方67∶33，聚合物浓度50 g·kg-1，曲妥珠单抗100 mg·mL-1。C )水凝胶+曲妥珠单抗SC给药后第5天和第30天SC组织的苏木精-伊红（H&E）染色。观察到水凝胶的完全降解。虚线代表注射部位。标尺为200 μm。D )采用Gd3+螯合壳聚糖@ DOTAGA对水凝胶和水凝胶+曲妥珠单抗制剂进行生物分布分析，于SC给药后17 d进行。N = 8 /组。E )给予相同曲妥珠单抗浓度（100 mg·mL-1）的水凝胶+曲妥珠单抗制剂( 67∶33 ,聚合物浓度50 g·kg-1）或重组人透明质酸酶+曲妥珠单抗组合后的体重变化。N = 6 /组。F )水凝胶-曲妥珠单抗SC给药后第1天和第5天植入水凝胶+曲妥珠单抗制剂组织的促炎免疫荧光染色( Mub40 )证实了该制剂在小鼠体内的生物相容性。标尺为50 μm。G )对荧光曲妥珠单抗从水凝胶中随时间释放动力学的代表性荧光成像。N = 9 /组。H )水凝胶+曲妥珠单抗的药代动力学特征，67：33比例；制剂重组人透明质酸酶+曲妥珠单抗；和IV曲妥珠单抗采用IgG - FLISA法测定。所有制剂均以曲妥珠单抗100 mg·mL-1给药。N = 9 /组。I )比较水凝胶+曲妥珠单抗制剂和重组人透明质酸酶+曲妥珠单抗制剂与IV曲妥珠单抗制剂的药代动力学参数的比值图。数据以mean ± SD表示。J )水凝胶+曲妥珠单抗在不同组成比例下的药动学曲线。通过改变壳聚糖@ DOTAGA与壳聚糖的质量比，实现了曲妥珠单抗的可控释放。虚线代表曲妥珠单抗的生物治疗活性阈值。K ) Ratio plot比较IV制剂与3种SC制剂的药代动力学参数。所有数据均以均数±标准差表示。

结果3 水凝胶在非人灵长类动物中的释放曲线和生物安全性

为了将小鼠研究中在水凝胶中观察到的降解动力学应用于人类，必须研究降解动力学是否在人类注射量范围内保持一致（即，小鼠为150μL，人类高达x mL）。该评估涉及研究特定毫升体积范围内的降解动力学，以确定它们的普遍性和与进样体积的独立性。

图4 壳聚糖水凝胶-曲妥珠单抗制剂在非人灵长类动物( NHPs )中的临床前验证。a )抽血时间轴和超声( US )成像监测NHPs腿部给予的水凝胶+曲妥珠单抗制剂SC的降解情况。曲妥珠单抗100 mg·mL-1共1 mL。B )具有代表性的US成像，描述了水凝胶在3个NHPs注射部位的降解。刻度棒表示1 cm。C )第20天植入部位的H&E、CD68和CD3免疫组化证实了水凝胶降解的持续过程。标尺为300 μm。D )基于US成像的水凝胶降解轮廓。E )与相同曲妥珠单抗浓度( 100 mg曲妥珠单抗)给药的重组人透明质酸酶+曲妥珠单抗制剂相比，水凝胶+曲妥珠单抗制剂SC注射后体重变化的比较。F )基于HER2 - FLISA测定的水凝胶+曲妥珠单抗和重组人透明质酸酶+曲妥珠单抗制剂中曲妥珠单抗在血浆中的PK图谱。G )对比水凝胶+曲妥珠单抗与重组人透明质酸酶+曲妥珠单抗制剂的PK参数的Ratio图。数据以均数±标准差表示，每组N = 3个NHP。

来源：分析药学channel