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31 Agosto 2021
Alfatestlab è orgogliosa di riportare qui di seguito un interessante articolo pubblicato nell'ottobre 2020 nella rivista internazionale Pharmaceuticals dal nostro cliente Kedrion in cui sono riportati alcuni dati ottenuti con il supporto di Alfatestlab.[1]
L'infezione da SARS-CoV-2 è associata alla coagulopatia, che determina la deposizione di fibrina nelle vie aeree e nel parenchima polmonare. Le lesioni polmonari compromettono la funzione polmonare del paziente e aumentano la mortalità, o si traducono in un danno polmonare permanente per coloro che hanno sconfitto il virus COVID-19. Pertanto, il trattamento fibrinolitico locale può essere efficace per la degradazione dei coaguli di fibrina preesistenti e la riduzione delle lesioni polmonari permanenti.
ll plasminogeno è considerato un attore chiave nelle terapie di fibrinolisi, e in vista di un trasferimento benchtop to bedside, XXXX e al. si sono concentrati sull'aerosolizzazione di un farmaco orfano (OMP) per la congiuntivite lignea: un collirio di plasminogeno umano (PLG-OMP). La soluzione sterile e senza conservanti garantisce la qualità farmaceutica secondo le norme GMP e soddisfa i requisiti della farmacopea europea relativi ai preparati liquidi per la nebulizzazione. L'aerosolizzazione di PLG-OMP è stata valutata sia dal punto di vista tecnologico che della stabilità, dopo essere stata sottoposta a nebulizzazione a getto oppure ad ultrasuoni. Questo è il primo studio che si concentra sugli aspetti tecnologici e biochimici del plasminogeno aerosolizzato, che potrebbero influenzare sia l'efficacia del trattamento che il rilascio del dosaggio clinico. La crescente necessità di una terapia fibrinolitica locale potrebbe combinarsi con la disponibilità di PLG-OMP, una soluzione facilmente gestibile e prontamente aerosolizzabile per una rapida valutazione dell'efficacia clinica della terapia nel paziente COVID-19. [17]
Infatti, la somministrazione per via inalatoria permette di veicolare il principio attivo, favorendo così la rapida insorgenza degli effetti terapeutici. La somministrazione polmonare permette di raggiungere alti dosaggi locali di farmaco, limitando la tossicità sistemica e gli effetti collaterali, che possono verificarsi con la somministrazione parenterale.
Allo stesso modo, la somministrazione locale del plasminogeno fornisce un'azione mirata e non generalizzata, che non si potrebbe ottenere per via parenterale. La somministrazione per inalazione è strettamente legata all'uso di dispositivi medici, come nebulizzatori, inalatori a pressione, ecc. Tra questi, il modo più semplice per introdurre un farmaco nella pratica clinica è quello di aerosolizzarlo partendo dalla sua soluzione acquosa utilizzando la nebulizzazione continua.
Attualmente, ci sono tre principali tecnologie di nebulizzazione: pneumatica (nebulizzazione a getto), ultrasonica, e utilizzando una membrana microforata vibrante. Ogni dispositivo è progettato per produrre aerosol con distribuzioni controllate delle dimensioni delle goccioline per raggiungere diversi segmenti del tratto respiratorio. Tuttavia, ogni tecnica di nebulizzazione genera forze di taglio e calore, che possono influenzare le proprietà fisiochimiche del farmaco, precludendo così la sua azione terapeutica.
Perciò è obbligatorio valutare il processo di nebulizzazione del dosaggio del farmaco per stabilire la sua idoneità alla nebulizzazione, sia in termini di distribuzione granulometrica delle goccioline di aerosol che di stabilità del farmaco durante la nebulizzazione.
Tra le tre tecnologie sopracitate, la membrana vibrante è la più recente e costosa, meno aggressiva verso i farmaci acido-labili, tipicamente con una maglia/rete di media grandezza di 5 µm, e ancora poco diffusa. I nebulizzatori a getto sono considerati il gold standard per la veicolazione del principio attivo nei pazienti ospedalizzati in ambito clinico, ma le forze di taglio meccaniche possono danneggiare i farmaci veicolati. Per quanto riguarda i nebulizzatori a ultrasuoni, sono spesso associati a un'elevata degradazione dei farmaci a causa sia dello shear stress applicato all’interfaccia aria-liquido sia del meccanismo di cavitazione, nonché della dissipazione di energia sotto forma di calore. Quest'ultima tecnica è considerata deleteria per i farmaci proteici, che sono soggetti a unfolding termico e denaturazione.[17,18]
Poiché le diverse tecnologie di nebulizzazione potrebbero generare diverse sollecitazioni nocive e quindi diversi output, è necessario raccogliere informazioni tecnologiche precliniche per effettuare una scelta appropriata del nebulizzatore in funzione del prodotto farmaceutico e della terapia. [19]
In questo lavoro, è stata valutata la nebulizzazione a getto e ad ultrasuoni per la somministrazione polmonare di plasminogeno utilizzando una soluzione acquosa omogenea di proteina plasmatica. Attualmente, il plasminogeno plasmaderivato farmaceutico (PLG) è disponibile come collirio (Kedrion S.p.A.) e viene utilizzato come farmaco orfano (OMP), secondo la normativa italiana 648/96, per il trattamento della congiuntivite lignea. Gli autori considerano che i requisiti della Farmacopea Europea (Ph. Eur. 10° edizione) per le soluzioni inalatorie sono simili a quelli per i colliri (soluzioni) e che il dosaggio preparato secondo gli standard GMP garantisce la sicurezza della qualità farmaceutica per una pronta applicazione clinica.
In AlfatestLab abbiamo eseguito un’analisi, attraverso la tecnica della diffrazione laser, per determinare la distribuzione delle goccioline di aerosol. La figura 3 mostra le curve di distribuzione degli aerosol ottenuti sia per il PLG-OMP che per il iPLG-OMP, soluzione isotonica di PLG-OMP ottenuta dalla semplice diluizione di 6 parti di PLG-OMP con 1 parte di NaCl 3%. Entrambe le soluzioni hanno una distribuzione granulometrica (PSD) sovrapponibile a quella ottenuta per la soluzione di riferimento NaCl 0,9%, indipendentemente dalla tecnica di nebulizzazione adottata. Considerando che le proprietà fisiche di PLG-OMP e iPLG-OMP sono simili a quelle della soluzione fisiologica, i risultati ottenuti con la diffrazione laser confermano quanto auspicato. Nessuna differenza significativa è stata osservata tra PLG-OMP e iPLG-OMP quando sono stati sottoposti alla stessa tecnica di nebulizzazione (Tabella 3).
Tuttavia, è necessario evidenziare che l'aerosol prodotto dalla nebulizzazione a ultra suoni US non è omogeneo nel tempo, come osservato monitorando il valore di trasmissione del detector 0 durante l'intero periodo di nebulizzazione (dati non riportati). I risultati hanno evidenziato una distribuzione dimensionale polimodale eterogenea, mostrando goccioline con diametro di due diversi ordini di grandezza. Questo comportamento è stato registrato sia per la soluzione fisiologica di riferimento che per i campioni, causato dal limite delle prestazioni del dispositivo. L'ampia polidispersione ottenuta con la nebulizzazione a US è confermata dall'elevato valore di SPAN (Tabella 3).
Per quanto riguarda le nebulizzazioni a getto, gli aerosol generati presentano una curva di distribuzione granulometrica stretta, con piccoli valori di SPAN e diametri mediani analoghi a quelli ottenuti per la soluzione di riferimento NaCl. Inoltre, questi parametri rientrano nell'intervallo indicato dal produttore del dispositivo. Vale anche la pena notare che le percentuali di goccioline inferiori a 10 µm e 5 µm dipendono strettamente dalle impostazioni di nebulizzazione e non dal campione di soluzione nebulizzata, poiché sia PLG-OMP che iPLG-OMP condividono proprietà fisiche simili alla soluzione di riferimento NaCl. In particolare, la posizione più bassa del flusso d'aria (J2) corrisponde a un dv(50) più grande, con circa il 60% e il 25% di goccioline di dimensioni, rispettivamente, inferiori a 10 µm e 5 µm. Una migliore resa si ottiene con l'impostazione J3, che fornisce un shear stress più alto e, di conseguenza, particelle di dimensioni inferiori, con il risultato che più dell'80% e più del 40% delle goccioline sono di dimensioni inferiori a 10 µm e 5 µm rispettivamente.
Infine, la nebulizzazione a getto ha portato ad una veicolazione più efficiente di un aerosol adatto alla deposizione polmonare. L'analisi biochimica ha evidenziato un sostanziale mantenimento dell'integrità proteica con una percentuale di plasminogeno nativo > 90%, conforme alle specifiche di qualità di PLG-OMP. In modo coerente, l'attività specifica del plasminogeno è mantenuta nell'intervallo 4,8-5,6 UI/mg (PLG-OMP pre-nebulizzazione: 5,0 UI/mg).
Questo studio valuta la fattibilità della veicolazione del principio del plasminogeno inalabile a partire dal plasminogeno umano orfano (PLG-OMP). La ricerca ha dimostrato che, anche se nessuna delle condizioni testate degradava il plasminogeno, la nebulizzazione a ultrasuoni e a getto di PLG-OMP non erano intercambiabili. Si è anche concluso che PLG-OMP può essere nebulizzato così com'è. Inoltre, se fosse necessario diluire PLG-OMP in iPLG-OMP all'interno di un setting clinico, è possibile nebulizzarlo, anche se ci si deve aspettare una minore attività del farmaco. Considerando la recente approvazione di studi clinici basati sull'inalazione di farmaci fibrinolitici come il t-PA [42], il presente studio apre alla possibilità di terapie aggiuntive basate sul riposizionamento di PLG-OMP come farmaco inalabile per il trattamento dell'ARDS in pazienti COVID-19. I dati preclinici acquisiti sembrano utili per il trasferimento benchtop to bedside del PLG-OMP nel trattamento dei pazienti COVID-19, sia in termini di sicurezza e che di correlazione dosaggio/efficacia.
Referenze
1.A.M. Piras, Y. Zambito, M. Lugli, B. Ferro , P.Roncucci , F. Mori, A, Salvatore, E. Ascione, M. Bellini and R. Crea Repurposing of Plasminogen: An Orphan Medicinal Product Suitable for SARS-CoV-2 Inhalable Therapeutic. Pharmaceuticals 2020, 13, 425
17 "Targeting Chronic Inflammatory Lung Diseases Using Advanced Drug Delivery Systems": https://www.sciencedirect.com/book/9780128206584/targeting-chronic-inflammatory-lung-diseases-using-advanced-drug-delivery-systems
16. Videira, M.; Llop, J.; Sousa, C.; Kreutzer, B.; Cossío, U.; Forbes, B.; Vieira, I.; Gil, N.; Silva-Lima, B. Pulmonary Administration: Strengthening the Value of Therapeutic Proximity. Front. Med. 2020, 7. [CrossRef] [PubMed]
17. Hertel, S.; Winter, G.; Friess, W. Protein stability in pulmonary drug delivery via nebulization. Adv. Drug Deliv. Rev. 2015, 93, 79–94. [CrossRef] [PubMed]
18. Chang, K.H.; Moon, S.-H.; Oh, J.Y.; Yoon, Y.-S.; Gu, N.; Lim, C.-Y.; Park, B.J.; Nam, K.C. Comparison of Salbutamol Delivery Efficiency for Jet versus Mesh Nebulizer Using Mice. Pharmaceutics 2019, 11, 192. [CrossRef] [PubMed]
19. Adorni, G.; Seifert, G.; Buttini, F.; Colombo, G.; Stecanella, L.A.; Krämer, I.; Rossi, A. Aerosolization Performance of Jet Nebulizers and Biopharmaceutical Aspects. Pharmaceutics 2019, 11, 406. [CrossRef]
42. ClinicalTrials.gov. Nebulised Rt-PA for ARDS Due to COVID-19 (PACA). Identifier: NCT04356833. Available online: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04356833 (accessed on 10 October 2020).