リン脂質消化物と胆汁酸プールの変化が過飽和溶液からのアタザナビルの結晶化に与える影響

Impact of phospholipid digests and bile acid pool variations on the crystallization of atazanavir from supersaturated solutions.

• Elaine F Enright
• Susan A Joyce
• Cormac G M Gahan
• Lynne S Taylor

抄録

開発パイプラインの大半を占める低水溶性医薬品（PWSD）の経口送達は、大きな課題となっています。アタザナビルのような弱塩基性化合物は、結晶性固体の投与でさえ胃腸間移動中に過飽和状態を引き起こす可能性があるため、PWSDの重要なクラスを代表しています。この過飽和状態によって得られる吸収の利点は、固有の転移性およびより低いエネルギーの結晶状態に戻る傾向によって相殺されます。したがって、in vitro-in vivoでの予測性を向上させ、個人間の反応を調節するためには、結晶化に影響を与えうる生理学的因子を理解することが重要である。本研究の第一の目的は、ホスファチジルコリン（PC）加水分解産物としてのリゾ-ホスファチジルコリン（リゾ-PC）とオレイン酸ナトリウムの結晶化への影響を解明することであり、ヒト腸液（HIF）および更新された絶食状態模擬腸液バージョン3（FaSSIF-V3）の主要な脂質成分であることを明らかにすることであった。第二に、個人の胆汁酸プールはユニークで動的であり、腸内マイクロバイオームのコミュニティ構造に関連しているため、胆汁酸プールの変動が過飽和溶液からの結晶化に与える影響を調査することが関心事であった。PC加水分解の影響を研究するために、2.8mMグリココール酸ナトリウム（GCA）とタウロコール酸ナトリウム（TCA）（1:1）を含むが、PC、リゾPCまたはオレイン酸ナトリウムの濃度を変化させた培地を調製した。腸胆汁酸プールのサイズと組成の個人間変動の影響を調査するために、以前に発表されたデータに基づいて、6つの健康な欧米のボランティアのプロファイルをシミュレートしたメディアを調製した。弱塩基性抗レトロウイルス薬であるアタザナビルの結晶性および非晶質溶解度を最初に測定した。次に，各培地の過飽和度（非晶質溶解度に相当）に相当する範囲で核生成誘導時間実験を行った。GCA/TCAの一定レベルでは、PCとlyso-PCの両方の濃度を増加させると、結晶化の開始が加速されたが、これは、与えられたモル濃度でlyso-PCで少なくとも2倍以上顕著であった。オレイン酸ナトリウムの添加も結晶化を誘導することが観察された。興味深いことに、他の生体関連媒体の胆汁塩画分とGCA/TCAを置換すると、部分的にリン脂質とその消化物の結晶化誘導効果を回避した。ジヒドロキシ胆汁塩の存在は、結晶化プロセスを減速させる上で特に重要であることがわかった。模擬ボランティアプールでの核生成誘導時間は胆汁塩濃度に依存することがわかった。最大6倍の差が観察された。この研究は、過飽和製剤を評価するために使用される生体関連培地の選択は、観察された結晶化速度に影響を与えることができることを示しています。FaSSIF-V3培地中のリソPCとオレイン酸ナトリウムの存在は生理学的に関連性が高いが、過飽和製剤のための生体関連培地を設計する際には、胆汁塩分画にさらに注意を払うべきである。生体内では、存在する胆汁酸とリン脂質の量と種類の個人差が過飽和製剤の挙動に影響を与える可能性があります。

Oral delivery of poorly water-soluble drugs (PWSDs), which predominate the development pipeline, poses significant challenges. Weakly basic compounds, such as atazanavir, represent a critical class of PWSDs as even the administration of the crystalline solid may invoke supersaturation during gastric-intestinal transfer. The absorption advantage afforded by this supersaturated state can be offset by inherent metastability and a tendency to revert to the lower energy crystalline state. Therefore, it is important to understand the physiological factors that can affect crystallization to improve in vitro-in vivo predictiveness and to regulate inter-individual responses. The first aim of this study was to elucidate the influence of lyso-phosphatidylcholine (lyso-PC) and sodium oleate on crystallization, as the products of phosphatidylcholine (PC) hydrolysis and the major lipid components of human intestinal fluid (HIF) and updated fasted state simulated intestinal fluid version 3 (FaSSIF-V3). Secondly, as an individual's bile acid pool is unique, dynamic and related to gut microbiome community structure, it was of interest to investigate the impact of bile acid pool variations on crystallization from supersaturated solutions. To study the effect of PC hydrolysis, media with 2.8 mM sodium glycocholate (GCA) and sodium taurocholate (TCA) (1:1) but varying concentrations of PC, lyso-PC or sodium oleate were prepared. To investigate the influence of inter-individual variations in intestinal bile acid pool size and composition, media simulating the profiles of six healthy Western volunteers were prepared based on previously published data. The crystalline and amorphous solubility of atazanavir, a weakly basic antiretroviral drug, was firstly determined in these media. Nucleation-induction time experiments were then performed at an equivalent extent of supersaturation in each medium (corresponding to the amorphous solubility). At a constant level of GCA/TCA, increasing concentrations of both PC and lyso-PC accelerated crystallization onset; however, this was at least 2-fold more pronounced with lyso-PC at a given molar concentration. The addition of sodium oleate was also observed to induce crystallization. Interestingly, substituting GCA/TCA with the bile salt fraction of other biorelevant media partially circumvented the crystallization-inducing effect of phospholipids and their digests. The presence of dihydroxy bile salts was found to be particularly significant in decelerating the crystallization process. Nucleation-induction times in simulated volunteer pools were found to be dependent upon bile salt concentration, with higher bile salt levels generally prolonging supersaturation. Differences of up to 6-fold were observed. This study demonstrates that the choice of biorelevant medium used to evaluate supersaturating formulations can influence the observed crystallization kinetics. While the presence of lyso-PC and sodium oleate in FaSSIF-V3 medium is more physiologically relevant, further attention should be paid to the bile salt fraction when designing a biorelevant medium for supersaturating formulations. In vivo, inter-individual differences in the amount and types of bile acids and phospholipids present may influence the behaviour of supersaturating formulations.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.