36 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | januar – februar 2024 | Letnik 93 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3437 Avtorske pravice (c) 2024 Zdravniški Vestnik. To delo je licencirano pod Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno 4.0 mednarodno licenco. Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil Subcutaneous injection of monoclonal antibodies: review of medicine ingredients Monika Prašnikar, Mirjana Gašperlin, Pegi Ahlin Grabnar Izvleček Razvija se vse več bioloških zdravil, med katerimi prevladujejo zdravila z monoklonskimi protitelesi (angl. monoclonal antibodies, mAb), ki omogočajo specifično in učinkovito zdravljenje z manj neželenimi učinki. Zaradi kompleksne in obču- tljive proteinske zgradbe mAb je treba takšna zdravila vnašati parenteralno. Intravensko apliciranje, ki prevladuje, je lahko boleče, dolgotrajno in zahteva celo hospitalizacijo. Zato je vse več zdravil z mAb v razvoju namenjenih subkutani aplikaciji, ki je hitrejša, omogoča nižje stroške zdravljenja in boljše sodelovanje bolnikov. Subkutano pa lahko vbrizgamo le majhen volumen raztopine, zato so pogosto potrebne visoke koncentracije mAb, ki lahko povečajo viskoznost raztopin in povzro- čijo fizikalno nestabilnost molekul mAb v njih. Zdravila z mAb zato vsebujejo pufre, stabilizatorje in pomožne snovi za zni- žanje viskoznosti, ki prispevajo tudi k fizikalni stabilnosti mAb. Poleg teh sestavin članek predstavi tudi pomožne snovi, ki omogočajo vbrizgati večji volumen zdravila v podkožje in kombinacije terapevtskih mAb. Opisani so tudi inovativni sistemi za subkutano apliciranje mAb, kot so kompleksi, nanoklastri, suspenzije, mikrodelci in hidrogeli, ki so še v fazi razvijanja. Abstract The leading class of biological drugs is monoclonal antibodies (mAbs), which offer high specificity, efficiency, and low toxicity. However, due to their unstable protein structure, they must be administered parenterally, mostly intravenously, which can be painful, time-consuming, and require hospitalization. Therefore, new medications with mAbs are being de- veloped for subcutaneous administration, which offers advantages such as faster administration, reduced therapy cost, and improved patient adherence. However, its limited injection volume and, thus, the need for high mAb concentration re- sults in increased solution viscosity and decreased physical stability of the mAb. To address these issues, we use excipients that include buffers, stabilizers, and viscosity-reducing agents, which also stabilize the mAbs. The article describes these excipients and others enabling the delivery of a larger volume of medication and combinations of mAbs. Additionally, other systems for subcutaneous application of mAbs are represented, such as complexes, nanoclusters, suspensions, mi- croparticles, and hydrogels that are in development. Zdravniški VestnikSlovenia Medical Journal Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, Slovenija Korespondenca / Correspondence: Pegi Ahlin Grabnar, e: ahlinp@ffa.uni-lj.si Ključne besede: monoklonska protitelesa; subkutano dajanje; pomožne snovi; visokokoncentrirane raztopine; dostavni sistemi Key words: monoclonal antibodies; subcutaneous; excipients; high concentration; delivery systems Prispelo / Received: 12. 4. 2023 | Sprejeto / Accepted: 21. 10. 2023 Citirajte kot/Cite as: Prašnikar M, Gašperlin M, Ahlin Grabnar P. Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil. Zdrav Vestn. 2024;93(1–2):36–43. DOI: https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3437 eng slo element sl article-lang 10.6016/ZdravVestn.3437 doi 12.4.2023 date-received 21.10.2023 date-accepted Pharmaceuticals and related technologies Farmacevtska in sorodne tehnologije discipline Review article Pregledni znanstveni članek article-type Subcutaneous injection of monoclonal anti- bodies: review of medicine ingredients Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil article-title Subcutaneous injection of monoclonal anti- bodies: review of medicine ingredients Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil alt-title monoclonal antibodies, subcutaneous, excipi- ents, high concentration, delivery systems monoklonska protitelesa, subkutano dajanje, pomožne snovi, visokokoncentrirane raztopine, dostavni sistemi kwd-group The authors declare that there are no conflicts of interest present. Avtorji so izjavili, da ne obstajajo nobeni konkurenčni interesi. conflict year volume first month last month first page last page 2024 93 1 2 36 43 name surname aff email Pegi Ahlin Grabnar 1 ahlinp@ffa.uni-lj.si name surname aff Monika Prašnikar 1 Mirjana Gašperlin 1 eng slo aff-id Faculty of Pharmacy, University of Ljubljana, Ljubljana, Slovenia Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, Slovenija 1 37 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil 1 Uvod Zdravila z monoklonskimi protitelesi (mAb) in njiho- vimi fragmenti so vodilna biološka zdravila, pri čemer jih je za klinično uporabo odobrenih že več kot 130. Približ- no polovica je indiciranih za zdravljenje raka, manj kot tretjina za imunske bolezni, preostala pa so namenjena zdravljenju virusnih, kardiovaskularnih, nevroloških in drugih bolezni, kot je prikazano na Sliki 1 (1-3). MAb so velike proteinske molekule, ki so visoko specifične in učinkovite, zato povzročajo manj neželenih učinkov v primerjavi z manjšimi tradicionalnimi zdravilnimi učin- kovinami. Zaradi svoje velikosti, občutljive zgradbe in zvitja izkazujejo fizikalno in kemijsko nestabilnost tako med izdelavo in shranjevanjem kot tudi po vbrizganju. Nestabilnost v obliki spremembe nativne konformacije lahko vpliva na aktivnost proteina, povzroči agregacijo in vodi v zmanjšano terapevtsko učinkovitost ter možni imunogeni odziv (4). Zato je razvoj zdravil z mAb kom- pleksen, dolgotrajen in stroškovno zahteven. Zahtevni pogoji v prebavilih, kot so kisel pH in pri- sotnost encimov, destabilizirajo molekule mAb, zato mo- ramo zdravila z mAb vnesti parenteralno. Trenutno je približno 60 % zdravil z mAb v EU registriranih za intra- vensko (IV) dajanje, zelo hitro pa narašča delež zdravil za subkutano (SC) aplikacijo, ki dosega že 30 % (3). Zdravila z mAb za SC dajanje so večinoma v obliki vodnih razto- pin, ki poleg zdravilne učinkovine (mAb) vsebujejo tudi pomožne snovi. V primerjavi z IV je SC dajanje mnogo hitrejše, kar zmanjša časovno obremenjenost zdravstve- nega osebja. Hkrati je vbrizganje v podkožje manj boleče ter omogoča samodajanje, zato je bolj priljubljeno tudi med bolniki. Vse našteto vodi v izboljšano sodelovanje bolnikov in nižje stroške zdravljenja (5,6). Razvoj zdravil z mAb za SC dajanje pa je zahteven. Molekule mAb se za- radi svoje velikosti težje absorbirajo iz podkožja v kri, za- to je biološka uporabnost mAb nepopolna in njihova far- makokinetika nepredvidljiva. Poleg tega je količina, ki jo lahko vbrizgamo v podkožje, zelo majhna, večinoma do 2 mL, zato mora biti koncentracija mAb zelo visoka, da doseže terapevtske vrednosti. V takšnih visokokoncentri- ranih raztopinah se molekule mAb močno približajo in tvorijo interakcije, ki lahko vodijo v agregacijo molekul (7). Te izzive lahko rešujemo z izbiro ustreznih pomožnih snovi. Članek podaja pregled sestavin zdravil z mAb za SC dajanje, ki so na trgu. Poleg tega ponuja vpogled v predla- gane inovativne rešitve za povečanje obstojnosti mAb v visokokoncentriranih raztopinah in znižanje viskoznosti le-teh. V zadnjem delu so predstavljeni nekateri dostavni sistemi za SC dajanje mAb, ki so še v fazi razvoja. Članek prispeva k poznavanju sestavin zdravil, kar prispeva k sa- mozavestnemu predpisovanju zdravil z mAb. 2 Sestavine zdravil z mAb za SC dajanje Zdravila z mAb za SC dajanje na trgu so običajno enoodmerne, visokokoncentrirane raztopine, polnjene v prednapolnjene brizge s prostornino 0,4–2 mL. Takšna količina se v podkožje navadno vbrizga v manj kot 15 s. Zdravila v obliki visokokoncentriranih raztopin poleg mAb vsebujejo še pomožne snovi, ki imajo eno ali več vlog. Prispevajo k večji učinkovitosti in stabilnosti mAb ter olajšajo vbrizganje (Tabela 1). 2.1 Koncentracija mAb V podkožje lahko vbrizgamo le majhno količino zdra- vila, da pritisk na tkivo ne povzroča bolečine. Zato mo- rajo biti koncentracije mAb v raztopinah za SC dajanje, da dosežejo terapevtske vrednosti, pogosto precej visoke. Glede na odobrena zdravila v EU so te koncentracije 10– 175 mg/mL, najpogosteje pa okoli 100 mg/mL (3,9). V teh visokokoncentriranih raztopinah prevladuje med mole- kulami mAb močno, kratkosežno, privlačno medsebojno delovanje, ki znižuje topnost in fizikalno stabilnost mAb (10). Njihovo topnost in stabilnost lahko optimiziramo Slika 1: Primarne indikacije zdravil z mAb za SC vnos, odobrenih v Evropski uniji do 30. 1. 2023. Skupno število zdravil je 131 in vsako zdravilo je upoštevano le enkrat. Med imunske bolezni so vključene tudi astma, Castlemanova bolezen in avtoimunske bolezni. Povzeto po European medicines agency, 2022 (3). 38 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | januar – februar 2024 | Letnik 93 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3437 z izbiro ustreznih pomožnih snovi za uravnavanje pH (pufri), ionske moči in stabilizatorjev ter površinsko ak- tivnih snovi (PAS), ki vplivajo na medsebojno delovanje med molekulami. Poleg zdravil z enim terapevtskim mAb sta na trgu že 2 zdravili, ki vsebujeta kombinacijo 2 mAb. Prvo zdravilo je namenjeno zdravljenju okužbe z viru- som SARS-CoV-2 in vsebuje 2 terapevtska mAb v ločenih vsebnikih. Drugo zdravilo pa je namenjeno zdravljenju raka dojk in v istem vsebniku vsebuje raztopino 2 mAb s skupno koncentracijo 120 mg/mL. Kombinacija 2 mAb v zdravilu je zaželena pri terapijah, kjer različni mAb omogočajo sinergističen terapevtski učinek in kombina- cija omogoča manj pogosto odmerjanje zdravil. Razvoj takšnih zdravil je še zahtevnejši, in sicer zaradi visoke ce- lokupne koncentracije mAb in medsebojno delovanje, ki jih lahko tvorijo različne molekule mAb (3,11). 2.2 Pufri in pH območje S pufri uravnavamo pH raztopine z mAb, ki vpliva na medsebojno delovanje med molekulami mAb, visko- znost raztopine, absorpcijo mAb in bolečino ob vbriz- ganju. Največ raztopin za SC dajanje ima rahlo kisel pH (5,0–6,2), pri katerem so molekule mAb šibko pozitivno nabite in je njihova težnja k agregiranju majhna (9,12). Hkrati pH raztopine ne sme biti prenizek, saj so mole- kule mAb v tem primeru močno pozitivno nabite in se lahko vežejo na negativno nabite komponente medce- ličnine, kar prepreči prehod v limfne kapilare in zmanj- ša absorpcijo mAb (13). Močno kisel pH povzroči tudi bolečino ob dajanju ter poškodbo tkiv (14). Izbira pH območja vpliva tudi na viskoznost raztopine, kar bo opi- sano kasneje (poglavje 2.5) (15). V zdravilih z mAb za SC dajanje se najpogosteje uporabljata histidinski in acetatni pufer v koncentraciji 0,01–0,02 M, redkeje pa fosfatni, citratni, mlečnokislin- ski in adipinski pufer (Tabela 1). Redki terapevtski pro- teini imajo zaradi mnogih ionizirajočih aminokislinskih ostankov dovolj veliko pufrno zmogljivost, da raztopina ne potrebuje dodatka pufra (9,16). Za delovanje pufra je pomembna tudi ionska moč raztopine, ki jo uravnamo s solmi, kot je natrijev klorid, ki hkrati deloma tudi zniža viskoznost raztopine (17,18). 2.3 Sladkorji in polioli ter izotoničnost Poleg pufrov so v raztopinah prisotni tudi saharidi in polioli za izotoniziranje in fizikalno stabilizacijo nativne oblike mAb. Z njimi zmanjšamo površino proteina, ki je v stiku z vodo in sotopljenci, hkrati pa omejimo medse- bojno delovanje med molekulami mAb, s tem pa zmanj- šamo možnost za agregiranje (19). To vlogo najpogosteje opravlja saharoza, ki je v približno 40 % zdravil z mAb za SC dajanje. Poleg saharoze lahko kot stabilizator in snov za izotoniziranje uporabimo trehalozo ali poliole, npr. sorbitol ali manitol v koncentraciji približno 50–100 mg/mL. Poleg saharidov in poliolov za izotoniziranje uporabljamo tudi natrijev klorid (3,9). 2.4 Površinsko aktivne snovi Pogoste sestavine bioloških zdravil so tudi PAS, ki preprečujejo agregiranje mAb in zmanjšajo površinsko napetost ter adsorpcijo na stene vsebnika. Največkrat sta to polisorbat 20 in polisorbat 80, ki sta neionski PAS in kemijsko estra maščobnih kislin polioksietilen sorbita- na. V raztopinah sta prisotna v koncentraciji do 2 mg/ mL (9,20). Pozorni moramo biti na njuno možno kemij- sko nestabilnost in po potrebi uporabiti druge PAS, kot je poloxamer 188 (21,22). Pomožna snov Vloga Primeri Pufer uravnavanje pH, izotoničnost histidinski, acetatni, fosfatni, citratni, mlečnokislinski, adipinski pufer Sol izotoničnost, fizikalna stabilizacija, znižanje viskoznosti natrijev klorid Sladkorji, polioli izotoničnost, fizikalna stabilizacija saharoza, trehaloza, sorbitol, manitol Površinsko aktivne snovi fizikalna stabilizacija, preprečevanje adsorpcije polisorbat 80, polisorbat 20, poloxamer 188 Aminokisline fizikalna stabilizacija, znižanje viskoznosti, izotoničnost, uravnavanje pH arginin, glicin, prolin, histidin, lizin Ostalo antioksidanti, kelirajoča sredstva, povečevanje količine za vbrizganje metionin, EDTA, hialuronidaza Tabela 1: Pomožne snovi v visokokoncentriranih raztopinah mAb za SC aplikacijo, njihova vloga in primeri spojin. Povzeto po European medicines agency, 2022 in Weinbuch D, et al., 2018 (3,8). 39 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil 2.5 Snovi za zniževanje viskoznosti raztopine Pomembna omejitev visokokoncentriranih raztopin z mAb je visoka viskoznost, ki otežuje proizvodnjo, ana- litiko in dajanje. Zoper bolečine ob dajanju velja nače- lo, da mora biti viskoznost raztopine nižja od 20 cP, sila vbrizgavanja nižja od 20 N (23,24). Kot je bilo omenjeno (2.2), lahko na viskoznost vplivamo z izbiro pH vred- nosti raztopine, poleg tega jo lahko znižamo tudi z do- datkom pomožnih snovi za znižanje viskoznosti, katerih mehanizem je najverjetneje povezan z znižanjem elek- trostatskih in hidrofobnih interakcij med molekulami mAb (25,26). Ena takšnih pomožnih snovi je arginin, ki je prisoten v vsaj 7 registriranih zdravilih v koncentra- cijah med 5 in 26 mg/mL in omogoča tudi izotonizira- nje (3). Prvo zdravilo z argininom kot pomožno snovjo v visokokoncentriranih raztopinah z mAb je evropska agencija za zdravila (EMA) odobrila že leta 2005, več pa jih je na trgu šele od leta 2017 (3). Podobno lahko visko- znost raztopin z mAb znižajo tudi druge aminokisline, na primer glicin, prolin in lizin. Ker nekatere aminoki- sline lahko destabilizirajo mAb, raziskovalci iščejo nove spojine, med katerimi je tudi kofein, in kombinacije sno- vi, ki sinergistično znižajo viskoznost visokokoncentri- ranih raztopin z mAb (18,27-29). 2.6 Druge pomožne snovi V nekaterih zdravilih z mAb za SC dajanje so še do- datne pomožne snovi, npr. antioksidant metionin ali ke- lirajoča sredstva, kot sta etilendiamintetraocetna kislina (EDTA) in dietilentriaminopentaocetna kislina, ki mAb ščitita pred destabilizacijo s kovinskimi ioni (9,30). Ino- vativna rešitev za injiciranje visokokoncentriranih razto- pin mAb je tudi encim hialuronidaza, ki lokalno razgradi hialuronsko kislino, glikozaminoglikan v medceličnini, ki omejuje volumen SC injiciranja raztopine in absorp- cijo mAb. S pomočjo hialuronidaze lahko vbrizgavamo večjo količino raztopine (2,5–7,5 mL), vendar v nekoliko daljšem času (5–8 min). Poleg tega hialuronidaza poveča absorpcijo in vpliva na farmakokinetiko mAb. Lokalni učinek hialuronidaze je kratkotrajen in v bistvu reverzi- bilen, saj se hialuronska kislina hitro obnavlja (31,32). 3 Liofilizacija Kadar formulacijske rešitve oblikovanja raztopin mAb ne zagotavljajo ustrezne fizikalne stabilnosti, si po- magamo s pretvorbo raztopine v trdno stanje z liofiliza- cijo. Liofilizate običajno shranjujemo v steklenih vialah, pred uporabo pa jih raztopimo z vodo ali ustreznim topi- lom, kar lahko storijo zdravstveni delavci in v nekaterih primerih bolniki sami (3). Vendar pa je postopek liofi- lizacije zahteven, časovno potraten in drag (9,33). Prva faza liofilizacije, zamrzovanje, je dehidracijski proces, ki lahko fizikalno in kemijsko destabilizira proteine, zato se za stabilizacijo v tej fazi uporabljajo krioprotektanti. V naslednji fazi sušenja stabilnost produkta omogoča do- datek polnil, fizikalno stabilnost mAb pa dodatek liopro- tektantov. V vlogi krioprotektantov in lioprotektantov so običajno saharidi, kot sta saharoza in trehaloza, polnilo pa je največkrat manitol (34). Ostale pomožne snovi v li- ofilizatih so podobne kot v raztopinah (9). Bolj podrobno je liofilizacija raztopin s proteinskimi učinkovinami opi- sana v preglednem članku Farmacevtskega vestnika (34). 4 V razvoju Poleg visokokoncentriranih raztopin mAb za SC da- janje najdemo v znanstveni literaturi vrsto zanimivih sistemov za SC aplikacijo mAb, ki so shematično pri- kazani na Sliki 2. Nekateri opisani sistemi (suspenzije, Slika 2: Izvirne rešitve za SC dostavo mAb in njihove prednosti. Vir: lasten arhiv. 40 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | januar – februar 2024 | Letnik 93 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3437 mikrodelci in hidrogeli) med drugim omogočajo podalj- šano sproščanje mAb. To sistemsko ni nujno potrebno, saj se mAb zaradi svoje velikosti absorbirajo počasi in zahtevajo dajanje le enkrat tedensko ali še manj pogosto (3,17). Nasprotno pa je podaljšano sproščanje prednost pri lokalnem dajanju zdravil z mAb z lokalnim učinkom, saj omogoča zmanjšanje sistemskih neželenih učinkov in manj pogosto vbrizganje. 4.1 Kompleksi in nanoklastri mAb Kompleksi mAb s polielektroliti so majhni reverzi- bilni agregati, ki so dolgoročno stabilni, ne zmanjšajo učinkovitosti proteina in tvorijo nizkoviskozno disper- zijo. Vsestranski polielektroliti, ki to omogočajo, so po- li(amino) kisline, na primer poli-L-glutaminska kislina ali poli-L-lizin. Ti so prisotni v nizkih koncentracijah. V obliki kompleksa zaščitijo protein pred zunanjimi dejav- niki, kot so toplota, stresanje in oksidacija. Takšen kom- pleks se pri redčenju v ustreznem topilu pred aplikacijo enostavno raztopi. Zaenkrat je koncept še premalo razi- skan, da bi lahko trdili, da drži za vse proteine, vendar je v nadaljnjih raziskavah lahko obetaven (35-37). Poleg kompleksov mAb s polielektroliti so Johnston in sodelavci pripravili nanoklastre mAb, velike približ- no 100 do 300 nm, raztopljene v vodi s koncentracijo okoli 700 mg/mL. Liofilizirane proteine so zmešali z vi- sokokoncentrirano raztopino trehaloze, ki je povzročila spontano tvorbo nanoklastrov mAb (38). Takšni nano- klastri nastajajo tudi v notranjosti celic, kjer makromo- lekule v okolju stabilizirajo nativne oblike proteina, kot to ponazarja trehaloza v disperziji nanoklastrov mAb (38,39). Nanoklastri tvorijo stabilne disperzije z nizko viskoznostjo in se pri redčenju zopet pretvorijo v aktivne monomere (38,40). Komplekse mAb s polielektroliti je pred aplikacijo treba redčiti v ustreznem topilu, ki pred- stavlja pomembno omejitev teh sistemov. Ta pa ni zna- čilna za nanoklastre. Johnston in sodelavci so namreč v in vivo študiji dokazali, da nanoklastre lahko vbrizgamo brez redčenja, dosežemo visoko terapevtsko učinkovi- tost mAb in ohranimo farmakokinetične lastnosti, pri- merljive visokokoncentriranim raztopinam mAb (38). 4.2 Suspenzije Namesto vbrizganja raztopin mAb znanstveniki pro- učujejo tudi suspenzije mikrometrskih trdnih delcev mAb v nevodnih topilih (17,41). Prednost suspenzij za SC dajanje pred raztopinami je nižja viskoznost disper- zije, večja fizikalna stabilnost in visoka koncentracija terapevtskega proteina. Poleg tega lahko s suspenzijami povečamo biološko uporabnost mAb in podaljšamo čas sproščanja. Prvi korak izdelave suspenzij mAb je pre- tvorba mAb v trdno stanje, kar najpogosteje dosežemo s sušenjem z razprševanjem, ki je učinkovito in ohrani aktivno obliko mAb ter omogoča prenos na industrijsko skalo oziroma z liofilizacijo (42,43). Liofilizate moramo tudi zmleti do ustrezne velikosti, manjše od 70 µm, pri čemer je mAb med mletjem izpostavljen mnogim stre- snim dejavnikom, predvsem visoki temperaturi, ki lah- ko zmanjša delež aktivnih monomerov proteina. Zato je optimizacija liofilizacije in mletja zahtevna in zamudna (33,44). Protein v trdnem stanju moramo nato suspendi- rati v ustreznem nevodnem topilu, ki ni preveč viskozen in stabilizira kristale proteinov. Ustrezni vehikli so lahko rastlinska olja, srednjeverižni trigliceridi, estri, alkoholi in drugi. Rastlinska olja, kot je sezamovo olje, so odobre- na za parenteralno uporabo, vendar imajo visoko visko- znost in nenasičene vezi, ki lahko oksidativno destabi- lizirajo protein. Estra benzil benzoat in etil laktat imata viskoznost <10 cP, ki je primerna za SC dajanje, pri če- mer je EMA že odobrila uporabo benzil benzoata za pa- renteralno dajanje (3,41). Obetaven je tudi diester pro- pilen glikola in nasičenih maščobnih kislin, uporabljena pa so bila tudi druga topila, npr. mešanica PEG (polie- tilen glikola) in etanola (41,43,45). Poleg teh pomožnih snovi suspenzije z mAb vsebujejo tudi histidinski, argi- ninski, fosfatni, citratni ali pufer Tris, ter površinsko ak- tivne snovi za fizikalno stabiliziranje, npr. polisorbate ali poloksamere ter antioksidant metionin (41). Kljub mno- gim prednostim je izdelava suspenzij zahtevna in lahko vpliva na strukturo proteinov, poleg tega pred dajanjem zahteva stresanje. Zato zaenkrat še ni odobrenih zdravil v obliki suspenzije mAb za SC dajanje (41). 4.3 Mikrodelci Vgradnja terapevtskih proteinov v mikrodelce je uporabna metoda za podaljšano sproščanje in zaenkrat opisana na področju lokalnega zdravljenja raka. Sis- temske neželene učinke protitumornih mAb z močnim učinkom lahko zmanjšamo z lokalnim dajanjem na mesto delovanja s pomočjo dostavnega sistema, kot so mikrodelci, s katerimi zmanjšamo sistemsko absorpcijo in posledično neželene učinke. To so opazili Rahimian in sodelavci, ki so 2 protitumorni mAb vgradili v mi- krodelce s polimerom pLHMGA (kopolimer mlečne in hidroksimetil glikolne kisline). V študiji in vivo je bila učinkovitost teh mikrodelcev primerljiva in je povzro- čila manj neželenih učinkov zaradi sistemske absorpcije kot formulacija v mineralnem olju. Z optimiziranjem sestavin in lastnosti mikrodelcev ter procesa izdelave 41 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil lahko uravnavamo farmakokinetiko mAb ter njihov te- rapevtski učinek. V disperzije za izdelavo mikrodelcev moramo prav tako dodati stabilizatorje, soli in kelatorje, ki ohranjajo nativno zvitje mAb med pretvorbo v trdno stanje (46). Omejitev mikrodelcev, s katero se ukvarja mnogo raziskovalcev, je obsežno sproščanje učinkovine po vnosu (angl. burst release), ki lahko povzroči nežele- ne učinke in ga lahko le delno omejimo z višjo koncen- tracijo polimera v sestavi mikrodelcev (47). 4.4 Hidrogeli Podobno kot mikrodelci so hidrogeli običajno name- njeni podaljšanemu sproščanju zdravilnih učinkovin. Večje molekule, kot so mAb, pa lahko v hidrogele vgra- dimo za specifično lokalno dajanje v tumorje ali intrate- kalno oziroma v oftalmologiji za preprečevanje slepote (48-50). Spodbudne rezultate in vivo študije so pridobili raziskovalci Schweizer in sodelavci, ki so podganam pod kožo vbrizgali biološko kompatibilni alginatni hidrogel z IgG1 monoklonskim protitelesom in uspešno povečali absorpcijo mAb ter nadzor nad sproščanjem (51). 5 Sklep Razvoj bioloških zdravil z mAb je usmerjen v SC dajanje, ki lahko zmanjša stroške zdravljenja in poveča sodelovanje bolnikov v primerjavi z IV danimi zdravili z mAb. Razvoj zdravil z mAb za SC dajanje pa je zahteven zaradi fizikalno-kemijskih lastnosti mAb in omejenega volumna zdravila, ki ga lahko vbrizgamo. Zaenkrat je na trgu največ zdravil z mAb za SC dajanje v obliki visoko- koncentriranih raztopin, ki poleg zdravilne učinkovine vsebujejo pufer, stabilizatorje, pomožne snovi za zniža- nje viskoznosti raztopin in fizikalno stabilizacijo mAb ter druge pomožne snovi. Vse pogosteje uporabljena pomožna snov je arginin, ki fizikalno stabilizira mAb, izotonizira raztopine in zniža njihovo viskoznost. Kljub temu lahko destabilizira nekatere proteine. Zato poteka tudi iskanje novih spojin za znižanje viskoznosti. Poleg teh v literaturi najdemo tudi druge zanimive rešitve za znižanje viskoznosti raztopin in povečanje fizikalne sta- bilnosti mAb, in sicer preko tvorbe reverzibilnih agre- gatov ali pretvorbe v trdno stanje. Raziskave se osredi- njajo tudi na vgradnjo mAb v druge sisteme, ki lahko izboljšajo njihovo farmakokinetiko. Vsi ti izvirni pristo- pi prispevajo k razvoju zdravil z mAb za SC uporabo in napredku na področju bioloških zdravil. Izjava o navzkrižju interesov Avtorji nimamo navzkrižja interesov. Viri financiranja Delo je nastalo v okviru raziskovalnega programa (št. P1-0189) in raziskovalnega projekta (L1-3160), ki ju je sofinancirala Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije. Literatura 1. Pharma Intelligence. London: Informa PLC; 2022 [cited Accessed 30 may 2022]. Available from: https://pharmaintelligence.informa.com/ resources/product-content/pharma-randd-annual-review-2021. 2. Kaplon H, Crescioli S, Chenoweth A, Visweswaraiah J, Reichert JM. Antibodies to watch in 2023. MAbs. 2023;15(1):2153410. DOI: 10.1080/19420862.2022.2153410 PMID: 36472472 3. European medicines agency. Aniamal antimicrobial sales at all-time low. Amsterdam: EMA; 2022 [cited 2023 Jan 30]. Available from: https://www. ema.europa.eu/en. 4. Crommelin DJ, Sindelar RD, Meibohm B. Pharmaceutical Biotechnology: Fundamentals and Applications. 5th ed. Cham: Springer International Publishing; 2019. 5. Mitragotri S, Burke PA, Langer R. Overcoming the challenges in administering biopharmaceuticals: formulation and delivery strategies. Nature Reviews Drug Discovery. 2014;13(9):655-675. DOI: 10.1038/ nrd4363 PMID: 25103255 6. Bittner B, Richter W, Schmidt J. Subcutaneous Administration of Biotherapeutics: An Overview of Current Challenges and Opportunities. Biodrugs. 2018;32(5):425. DOI: 10.1007/s40259-018-0301-0 PMID: 30280365 7. Viola M, Sequeira J, Seiça R, Veiga F, Serra J, Santos AC, et al. Subcutaneous delivery of monoclonal antibodies: how do we get there? J Control Release. 2018;286:301-14. DOI: 10.1016/j.jconrel.2018.08.001 PMID: 30077735 8. Weinbuch D, Hawe A, Jiskoot W, Friess W. Challenges in Protein Product Development. In: Warne NW, Mahler HC, eds. AAPS Advances in the Pharmaceutical Sciences Series. ;Volume 38New York: AAPS Press/ Springer; 2018. pp. 3-22. 9. Strickley RG, Lambert WJ. A review of Formulations of Commercially Available Antibodies. J Pharm Sci. 2021;110(7):2590-2608.e56. DOI: 10.1016/j.xphs.2021.03.017 PMID: 33789155 10. Arzenšek D, Kuzman D, Podgornik R. Colloidal interactions between monoclonal antibodies in aqueous solutions. J Colloid Interface Sci. 2012;384(1):207-16. DOI: 10.1016/j.jcis.2012.06.055 PMID: 22840854 11. Tan AR, Im SA, Mattar A, Colomer R, Stroyakovskii D, Nowecki Z, et al.; FeDeriCa study group. Fixed-dose combination of pertuzumab and trastuzumab for subcutaneous injection plus chemotherapy in HER2- positive early breast cancer (FeDeriCa): a randomised, open-label, multicentre, non-inferiority, phase 3 study. Lancet Oncol. 2021;22(1):85- 97. DOI: 10.1016/S1470-2045(20)30536-2 PMID: 33357420 42 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | januar – februar 2024 | Letnik 93 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3437 12. Hung JJ, Borwankar AU, Dear BJ, Truskett TM, Johnston KP. High concentration tangential flow ultrafiltration of stable monoclonal antibody solutions with low viscosities. J Membr Sci. 2016;508:113-26. DOI: 10.1016/j.memsci.2016.02.031 13. Datta-Mannan A, Estwick S, Zhou C, Choi H, Douglass NE, Witcher DR, et al. Influence of physiochemical properties on the subcutaneous absorption and bioavailability of monoclonal antibodies. MAbs. 2020;12(1):1770028. DOI: 10.1080/19420862.2020.1770028 PMID: 32486889 14. Usach I, Martinez R, Festini T, Peris JE. Subcutaneous Injection of Drugs: Literature Review of Factors Influencing Pain Sensation at the Injection Site. Adv Ther. 2019;36(11):298. DOI: 10.1007/s12325-019-01101-6 PMID: 31587143 15. Hung JJ, Dear BJ, Dinin AK, Borwankar AU, Mehta SK, Truskett TT, et al. Improving Viscosity and Stability of a Highly Concentrated Monoclonal Antibody Solution with Concentrated Proline. Pharm Res. 2018;35(7):133. DOI: 10.1007/s11095-018-2398-1 PMID: 29713822 16. Hung JJ, Dear BJ, Dinin AK, Borwankar AU, Mehta SK, Truskett TT, et al. Improving Viscosity and Stability of a Highly Concentrated Monoclonal Antibody Solution with Concentrated Proline. Pharm Res. 2018;35(7):133. DOI: 10.1007/s11095-018-2398-1 PMID: 29713822 17. Lou H, Feng M, Hageman MJ. Advanced Formulations/Drug Delivery Systems for Subcutaneous Delivery of Protein-Based Biotherapeutics. J Pharm Sci. 2022;111(11):2968-82. DOI: 10.1016/j.xphs.2022.08.036 PMID: 36058255 18. Datta-Mannan A, Estwick S, Zhou C, Choi H, Douglass NE, Witcher DR, et al. Influence of physiochemical properties on the subcutaneous absorption and bioavailability of monoclonal antibodies. MAbs. 2020;12(1):1770028. DOI: 10.1080/19420862.2020.1770028 PMID: 32486889 19. Minton AP. Molecular crowding: analysis of effects of high concentrations of inert cosolutes on biochemical equilibria and rates in terms of volume exclusion. Journal of Molecular Biology. 1998;280(5):925-34. DOI: 10.1006/jmbi.1998.1843 PMID: 9750217 20. Kerwin BA. Polysorbates 20 and 80 used in the formulation of protein biotherapeutics: structure and degradation pathways. J Pharm Sci. 2008;97(8):2924-35. DOI: 10.1002/jps.21190 PMID: 17973307 21. Bollenbach L, Buske J, Mäder K, Garidel P. Poloxamer 188 as surfactant in biological formulations - An alternative for polysorbate 20/80? Int J Pharm. 2022;620:121706. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2022.121706 PMID: 35367584 22. Dixit N, Salamat-Miller N, Salinas PA, Taylor KD, Basu SK. Residual Host Cell Protein Promotes Polysorbate 20 Degradation in a Sulfatase Drug Product Leading to Free Fatty Acid Particles. J Pharm Sci. 2016;105(5):1657-66. DOI: 10.1016/j.xphs.2016.02.029 PMID: 27032893 23. Berteau C, Filipe-Santos O, Wang T, Roja HE, Granger C, Schwarzenbach F. Evaluation of the impact of viscosity, injection volume, and injection flow rate on subcutaneous injection tolerance. 2015. DOI: 10.2147/MDER. S93444 PMID: 26604832 24. Watt RP, Khatri H, Dibble AR. Injectability as a function of viscosity and dosing materials for subcutaneous administration. Int J Pharm. 2019;554:376-86. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2018.11.012 PMID: 30414478 25. Borwankar AU, Dear BJ, Twu A, Hung JJ, Dinin AK, Wilson BK, et al. Viscosity Reduction of a Concentrated Monoclonal Antibody with Arginine·HCl and Arginine·Glutamate. Ind Eng Chem Res. 2016;55(43):11225-34. DOI: 10.1021/acs.iecr.6b02042 26. Hartl J, Friesen S, Johannsmann D, Buchner R, Hinderberger D, Blech M, et al. Dipolar Interactions and Protein Hydration in Highly Concentrated Antibody Formulations. Mol Pharm. 2022;19(2):494-507. DOI: 10.1021/ acs.molpharmaceut.1c00587 PMID: 35073097 27. Hung JJ, Dear BJ, Dinin AK, Borwankar AU, Mehta SK, Truskett TT, et al. Improving Viscosity and Stability of a Highly Concentrated Monoclonal Antibody Solution with Concentrated Proline. Pharm Res. 2018;35(7):133. DOI: 10.1007/s11095-018-2398-1 PMID: 29713822 28. Proj M, Zidar M, Lebar B, Strašek N, Miličić G, Žula A, et al. Discovery of compounds with viscosity-reducing effects on biopharmaceutical formulations with monoclonal antibodies. Comput Struct Biotechnol J. 2022:5420-5429. DOI: 10.1016/j.csbj.2022.09.035 PMID: 36212536 29. Guo Z, Chen A, Nassar RA, Helk B, Mueller C, Tang Y, et al. Structure-activity relationship for hydrophobic salts as viscosity-lowering excipients for concentrated solutions of monoclonal antibodies. Pharm Res. 2012;29(11):3102-9. DOI: 10.1007/s11095-012-0802-9 PMID: 22692671 30. Le Basle Y, Chennell P, Tokhadze N, Astier A, Sautou V. Physicochemical Stability of Monoclonal Antibodies: A Review. J Pharm Sci. 2020;109(1):169-90. DOI: 10.1016/j.xphs.2019.08.009 PMID: 31465737 31. Morcos PN, Zhang X, McIntyre C, Bittner B, Rowell L, Hussain Z. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of single subcutaneous doses of tocilizumab administered with or without rHuPH20. Int J Clin Pharmacol Ther. 2013;51(7):537-48. DOI: 10.5414/CP201847 PMID: 23547849 32. Frost GI. Recombinant human hyaluronidase (rHuPH20): an enabling platform for subcutaneous drug and fluid administration. Expert Opin Drug Deliv. 2007;4(4):427-440. DOI: 10.1517/17425247.4.4.427 PMID: 17683255 33. Bjelošević M, Seljak KB, Trstenjak U, Logar M, Brus B, Ahlin Grabnar P. Aggressive conditions during primary drying as a contemporary approach to optimise freeze-drying cycles of biopharmaceuticals. Eur J Pharm Sci. 2018;122:292-302. DOI: 10.1016/j.ejps.2018.07.016 PMID: 30006178 34. Bjelošević M, Ahlin Grabnar P. Pomen liofilizacije v farmaciji. Farm Vestn. 2021;72(3):159-66. 35. Izaki S, Kurinomaru T, Maruyama T, Uchida T, Handa K, Kimoto T, et al. Feasibility of antibody-poly(glutamic acid) complexes: preparation of high-concentration antibody formulations and their pharmaceutical properties. J Pharm Sci. 2015;104(6):1929-37. DOI: 10.1002/jps.24422 PMID: 25807887 36. Kurinomaru T, Maruyama T, Izaki S, Handa K, Kimoto T, Shiraki K. Protein- poly(amino acid) complex precipitation for high-concentration protein formulation. J Pharm Sci. 2014;103(8):2248-54. DOI: 10.1002/jps.24025 PMID: 24931504 37. Matsuda A, Mimura M, Maruyama T, Kurinomaru T, Shiuhei M, Shiraki K. Liquid Droplet of Protein-Polyelectrolyte Complex for High- Concentration Formulations. J Pharm Sci. 2018;107(10):2713-9. DOI: 10.1016/j.xphs.2018.06.021 PMID: 29960025 38. Johnston KP, Maynard JA, Truskett TM, Borwankar AU, Miller MA, Wilson BK, et al. Concentrated dispersions of equilibrium protein nanoclusters that reversibly dissociate into active monomers. ACS Nano. 2012;6(2):1357-69. DOI: 10.1021/nn204166z PMID: 22260218 39. Hartl FU, Hayer-Hartl M. Molecular chaperones in the cytosol: from nascent chain to folded protein. Science. 2002;295(5561):1852-8. DOI: 10.1126/science.1068408 PMID: 11884745 40. Borwankar AU, Dinin AK, Laber JR, Twu A, Wilson BK, Maynard JA, et al. Tunable equilibrium nanocluster dispersions at high protein concentrations. Soft Matter. 2013;9(6):1766-71. DOI: 10.1039/C2SM27480A 41. Marschall C, Witt M, Hauptmeier B, Friess W. Powder suspensions in non-aqueous vehicles for delivery of therapeutic proteins. Eur J Pharm Biopharm. 2021;161:37-49. DOI: 10.1016/j.ejpb.2021.01.014 PMID: 33548460 42. Huang C, Chen L, Franzen L, Anderski J, Qian F. Spray-Dried Monoclonal Antibody Suspension for High-Concentration and Low-Viscosity Subcutaneous Injection. Mol Pharm. 2022;19(5):1505-14. DOI: 10.1021/ acs.molpharmaceut.2c00039 PMID: 35417176 43. Bowen M, Armstrong N, Maa YF. Investigating high-concentration monoclonal antibody powder suspension in nonaqueous suspension vehicles for subcutaneous injection. J Pharm Sci. 2012;101(12):4433-43. DOI: 10.1002/jps.23324 PMID: 23001898 44. Marschall C, Graf G, Witt M, Hauptmeier B, Friess W. Preparation of high concentration protein powder suspensions by milling of lyophilizates. Eur J Pharm Biopharm. 2021;166:75-86. DOI: 10.1016/j.ejpb.2021.04.023 PMID: 34058328 45. Yang MX, Shenoy B, Disttler M, Patel R, McGrath M, Pechenov S, et al. Crystalline monoclonal antibodies for subcutaneous delivery. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003;100(12):6979- 6984. DOI: 10.1073/pnas.1131899100 PMID: 12796501 43 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Subkutano apliciranje monoklonskih protiteles: pregled sestavin zdravil 46. Wu C, Mu H. Lipid and PLGA Microparticles for Sustained Delivery of Protein and Peptide Drugs. Pharm Nanotechnol. 2020;8(1):22-32. DOI: 10 .2174/2211738507666191029160944 PMID: 31663483 47. Rahimian S, Fransen MF, Kleinovink JW, Amidi M, Ossendorp F, Hennink WE. Polymeric microparticles for sustained and local delivery of antiCD40 and antiCTLA-4 in immunotherapy of cancer. Biomaterials. 2015;61:33- 40. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.04.043 PMID: 25993015 48. Hopkins K, Kemshead J. Progress review: intrathecal and intratumoral injection of radiolabelled monoclonal antibodies (MoAbs) for the treatment of central nervous system (CNS) malignancies. J Drug Target. 1993;1(3):175-183. DOI: 10.3109/10611869308996074 PMID: 8069558 49. Soderquist RG, Mahoney MJ. Central nervous system delivery of large molecules: challenges and new frontiers for intrathecally administered therapeutics. Expert Opin Drug Deliv. 2010;7(3):295-93. DOI: 10.1517/17425240903540205 PMID: 20201735 50. Yasukawa T, Tabata Y, Kimura H, Ogura Y. Ocular drug delivery for bioactive proteins. Exp Opin Ophthalmol. 2011;6(6):657-67. DOI: 10.1586/eop.11.66 51. Schweizer D, Vostiar I, Heier A, Serno T, Schoenhammer K, Jahn M, et al. Pharmacokinetics, biocompatibility and bioavailability of a controlled release monoclonal antibody formulation. J Control Release. 2013;172(3):975-82. DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.10.010 PMID: 24140353