FDA，EMA和CFDA关于高变异性药物生物等效性研究指南比较

FDA，EMA和CFDA关于高变异性药物生物等效性研究指南比较

Comparison of guidances from FDA，EMA and CFDA

on the bioequivalence studies of highly variable drugs

作者单位

李自强，黄宇虹，王保和，刘昌孝

天津中医药大学第二附属医院

天津药物研究院释药技术与药动学国家重点实验室

摘要

高变异性药物(highly variable drug，HVD)的生物等效性(bioequivalence，BE)研究是我国进行仿制药质量与疗效一致性评价的重点内容之一。

HVD具有治疗窗宽、品种数目多、治疗领域广等特点。由于其个体内变异大、生物不等效性风险高，导致研究难度大。

鉴于此，本文旨在综述国内外药品监督管理机构FDA，EMA和CFDA等对HVD临床BE试验技术指导原则内容，比较不同国家对HVD的BE试验临床评价要求，包括试验设计、样本量估算、数据分析方法、等效限接受标准等，以期为我国HVD的BE研究规范性、科学性提供借鉴。

正文

仿制药(generic drug)与原研药(innovator drug)具有相同的活性成分、剂型、给药途径和治疗作用，在临床上可以相互替代，有利于节约社会的医药费用。

我国是仿制药使用大国，但是部分仿制药质量与原研药存在较大差距。因此，开展仿制药质量一致性评价迫在眉睫。

为了规范仿制药质量和疗效一致性评价工作，根据《国务院关于改革药品医疗器械审评审批制度的意见》(国发〔2015〕44号)和《国务院办公厅关于开展仿制药质量和疗效一致性评价的意见》(国办发〔2016〕8号)的有关要求，国家食品药品监督管理总局(CFDA)于2016年5月26日发布了《仿制药质量和疗效一致性评价工作程序》(2016年第105号)和落实上述意见有关事项的公告(2016年第106号)，规范了仿制药质量和疗效一致性评价工作流程。生物等效性(bioequivalence，BE)评价是我国进行仿制药质量与疗效一致性评价的重点内容之一。

高变异性药物(highly variable drug，HVD)，按照《以药动学参数为终点评价指标的化学药物仿制药人体生物等效性研究技术指导原则》等的有关要求进行BE试验研究，是仿制药一致性评价的重要组成部分。

当某一个药物的药动学参数(Cmax和/或AUC)的个体内变异系数(within subject coefficient of variation，CVWS)≥30%，称之为HVD。

HVD涉及许多治疗领域，代表性药物有泮妥拉唑、普罗帕酮、阿托伐他汀、帕罗西汀、红霉素、美他沙酮、伊曲康唑等。

据统计，FDA申报BE的药物中约15%～20%符合HVD特征。

通常，变异的70%来自药物处置的贡献，30%来自制剂、研究执行、异常受试者等的贡献。

药物处置因素包括吸收(跨胃肠道黏膜转运、穿过胃肠道速率等)、药物代谢(诱导、抑制、肝血流等)、排泄(肾血流等)、胰液或胆汁酸分泌;药物制剂因素包括崩解、溶出、溶解性、渗透性等。

HVD采用常规数据分析方法和BE判别标准时，由于个体内差异较大，极可能导致发生统计学上的Ⅱ类错误，即生产者风险(producer risk)。

HVD即使采用参比制剂自身比较，也存在生物不等效风险，研究难度大，一直困扰着研究者。HVD通常具有治疗窗宽、安全范围大的特点。

调整传统BE判定标准，既可以降低受试者数量，又可以减少由于受试者来源问题以及使更多健康人群参与药物试验而带来的伦理问题。

为了解决HVD生物不等效的高风险性，药学研究者和统计学家提出多种解决办法，包括:

增加样本量2×2设计、重复交叉试验设计、多剂量试验设计、多组试验设计、静态放宽等效性限值(bioequivalence limit，BEL)、固定样本量放宽等效性限值、比例标化的平均生物等效性、尿药参数法、代谢产物法等。

一些发达国家的药品监管机构(如FDA，EMA等)，在HVD的试验设计、数据分析方法选择、BEL放宽标准、样本量估计等方面进行积极探讨，以期寻求更有效的解决办法。

各国关于HVD研究方法的规定不尽相同、各有千秋，我国CFDA针对HVD的BE研究技术指导原则，在近几年也在注意国际上的进展，但并未细化相关规范。

鉴于此，本文主要以欧洲、美国、中国的药品监督管理机构有关HVD技术指导原则为依据，分别比较各国在HVD的试验设计、数据分析方法和BEL放宽标准等方面的规定，以期对我国正在开展的仿制药质量与疗效一致性评价工作起到借鉴和指导作用。

FDA，EMA和CFDA关于HVD的BE指导原则发展历程

FDA于2001年颁布《Guidance for Industry Statistical  Approaches to Establishing Bioequivalence》( 生物等效性评价统计方法指导原则) ，介绍了HVD 试验设计和统计方法。

2003 年，《Guidance for Industry Bioavailability and Bioequivalence Studies for Orally Administered Drug Products—General Considerations》( 口服药物制剂生物利用度和生物等效性研究的一般性指导原则) 关于BE的总体考虑，简单提及HVD 试验设计。

2010年，《Guidance for Industry Bioequivalence Ｒecommendations for Specific Products》( 特定药物的生物等效性指导原则) 针对具体药物提出具体指导意见，并在一直更新Product-Specific Recommendations for Generic Drug Development页面，特定药物品种数目已增录至1455 种，包括HVD。

其中，《Draft Guidance on Progesterone》( 黄体酮胶囊生物等效性试验指导原则) 是2010年颁布的第一个针对HVD的BE指南，明确了HVD的BE研究方法。

随后，2013年《Guidance for Industry Bioequivalence Studies with Pharmacokinetic Endpoints for Drugs Submitted under an ANDA》( 以药动学为终点评价指标的仿制药生物等效性研究指导原则)及2014 年《Guidance for Industry Bioavailability and Bioequivalence Studies Submitted in NDAsor INDs—General Considerations》( 新药生物利用度和生物等效性研究的一般性指导原则) 也重点提及HVD的BE研究方法。

EMA于2000年颁布《Note for Guidance on the Investigation of Bioavailability and Bioequivalence》( 生物利用度和生物等效性研究指导原则备注) 提及HVD，但未明确具体研究方法。

2010年，《Guidance on the Investigation of Bioequivalence》( 生物等效性研究指导原则) 对既往指导原则做了修订，并明确规定HVD定义、试验设计、数据分析和BEL放宽标准等。

2014 年，《Compilation of Individual Product-Specific Guidance on Demonstration of Bioequivalence》( 特定药品生物等效性指南原则) 对特定药物( 包括HVD) BE研究方法进行具体说明。

CFDA于2005年颁布的《化学药物制剂人体生物利用度和生物等效性研究技术指导原则》有关于HVD的简单规定。

2015年国家药典委员会修订的《药物制剂人体生物利用度和生物等效性试验指导原则》及2016年3月CFDA颁布的《以药动学参数为终点评价指标的化学药物仿制药人体生物等效性研究技术指南原则》都明确了HVD的研究方法和评价思路。

2016年5月，中国食品药品检定研究院组织专家对FDA《特定药物的生物等效性指导原则》有关内容开展了翻译工作，提供185个品种BE试验草案。

该翻译主要涉及我国进行仿制药质量与疗效一致性评价的首批品种，属于HVD的品种有盐酸普罗帕酮、苯磺酸氨氯地平、盐酸贝那普利、硝酸甘油舌下片和苯妥英钠。

FDA，EMA和CFDA关于HVD的BE指导原则比较

本部分将基于各国药品监督管理机构FDA，EMA和CFDA的BE技术指导原则分别从HVD的定义、试验设计、数据分析、BEL放宽标准和样本量估算等5个方面进行比较，并剖析其异同点，研究要点见表1。

表1 FDA，EMA，CFDA关于高变异性药物( HVD) 研究要点汇总

CV_WR: 参比制剂个体内变异系数; 

ABE: 平均生物等效性; 

PBE: 群体生物等效性;

 IBE: 个体生物等效性; 

BEL: 等效限值; 

σWＲ: 参比制剂个体内标准差; 

σW0: 个体内变异特定值，FDA 规定σW0 = 0.25; 

k: 校正因子。

1

HVD 定义

HVD定义相同点: 

某药动学参数( Cmax和/或AUC) 的CVWS＞ 30% 的药物，FDA，EMA和CFDA 都认为归属于HVD; 药动学参数( Cmax和/或AUC) 的CV_WS＜ 30% 的药物，认为归属于常规药品。

HVD 定义不同点: 

某药动学参数( Cmax和/或AUC) 的CV_WS= 30% 的药物，FDA认为归属于HVD; EMA 认为归属于常规药品; CFDA各指导原则规定不一致，有指导原则认为属于HVD，也有指导原则认为属于常规药品。

2

HVD的BE试验设计

BE试验设计的相同点:

FDA，EMA和CFDA在接受增加样本量的2×2试验设计同时，推荐在空腹状态(fasting)和餐后状态(fed)分别开展三周期部分重复或四周期全部重复交叉试验设计，保证同一受试者服用参比制剂2次以上，以证明参比制剂药动学参数在受试者个体内具有高变异性。

该方法的优点是可以根据参比制剂个体内变异程度的大小适当放宽BEL标准，从而达到减少受试者例数的目的。

BE试验设计的不同点:

FDA明确推荐了重复交叉试验的给药顺序。

部分重复交叉设计(partial replicated crossover design)，即单制剂重复三周期，建议采用参比重复三周期三交叉试验，将受试者随机分为3组，3组受试者3个周期的给药顺序是TRR，RTR和RRT;全部重复交叉设计(fully replicated crossover design)，即两制剂重复四周期，建议采用两序列四周期交叉试验，将受试者随机分为2组，2组受试者4个周期的给药顺序是TRTR和RTRT。

EMA和CFDA未做具体规定。

3

HVD的BE数据分析

BE数据分析的相同点: FDA，EMA和CFDA在BE指导原则中都提到如果申办方怀疑一个药物属于HVD，数据分析时可以采用非比例化平均生物等效性( average bioequivalence，ABE) 的双单侧检验法( two one-sided test，TOST) ，或通过参比制剂比例化平均生物等效性法( reference-scaled average bioequivalence，RSABE) 对个体内变异σWR进行校正，表达式是

其中 μT代表logT总体均值，μR代表logR总体均值，

σ_WR代表参比制剂个体内变异，σ_W0代表个体内变异特定值( 一般规定σW0 = 0.25) 。

采用TOST法和RSABE 法的选择依据，见决策树图1。在重复试验方案中已经规定RSABE法的前提下，如果σ_WR≥0.294，允许采用RSABE法; 如果σ_WR ＜ 0.294，采用TOST法。

在重复试验方案中没有预先规定RSABE 法时，不管σ_WR是否大于0. 294，建议采用TOST法进行数据分析，不允许采用RSABE法。

图1  FDA，EMA和CFDA选用参比制剂比例化平均生物等效性( RSABE) 或非比例化平均生物等效性( Unscaled ABE) 数据分析方法的决策树

BE数据分析的不同点为: 

① FDA对群体生物等效性( population bioequivalence，PBE) 和个体生物等效性( individual bioequivalence，IBE) 进行了详细阐述，

并提出参比制剂比例化群体生物等效性( reference-scaled population bioequivalence，RSPBE) 和参比制剂比例化个体生物等效性( reference-scaled individual bioequivalence，RSIBE) 的方法对σ_WR进行比例化校正; 

而EMA和CFDA认为目前大多数药物运用ABE 评价方法可以满足要求，对PBE和IBE方法经验有限，故暂不对此提出要求，而且没有RSPBE 和RSIBE 的相关规定。

② FDA规定RSABE个体内变异特定值σ_W0= 0.25，即σ_WR校正因子ln ( 1.25 ) /

σ_W0= 0.89; EMA规定RSABE的σ_WR校正因子k = 0. 76; CFDA 没有σ_WR校正因子的规定。

4

HVD的BEL放宽标准

HVD的BEL放宽标准BEL放宽标准的相同点: 

① 药动学参数CVWR＜ 30%时，不管采用重复试验设计还是非重复试验设计，AUC和Cmax的BEL下限/上限分别是0.80 和1.25见图2。

② CVWR≥30%时，如果采用增加样本量的2×2 设计，AUC和Cmax的BEL下限/上限分别是0.80 和1.25。

③ 除BEL上下限满足要求外，还需要满足T和Ｒ的几何均值比率( geometric test /reference mean ratio，GMR)在0.8～1.25。

灰色粗线条: FDA 推荐的等效限曲线; 黑色细线条:EMA 推荐的等效限曲线)

图2 FDA和EMA推荐基于参比制剂比例化平均生物等效性( RSABE) 设定不同个体内变异( CVWR) 对应的生物等效性接受限( BEL)

采用RSABE法放宽BEL标准的不同点:

①接受BEL放宽的PK参数不同。

FDA认为AUC和Cmax的BEL在一定范围内可以按规定进行不同程度放宽；EMA和CFDA认为Cmax差异较大对于临床的影响不大时，才能接受对Cmax的BEL放宽。

②BEL校正因子表达式不同。

FDA建议BEL表达式

规定σ_W0=0.25;EMA建议BEL表达式exp(±k·σ_WR)，规定k=0．76。

③CVWR=30%时，FDA规定的BEL下限/上限分别是exp(－ln1.25×σ_WR/0．25)和exp(ln1.25×σ_WR/0.25)，即0.77和1.30; EMA，CFDA规定的BEL下限/上限分别是0.80和1.25，见图2。

④CVWＲ＞30%时，FDA规定下限/上限随着σ_WR变化而变化的表达式是exp(－0.893σ_WR)和exp(0.893σ_WR);EMA规定分为2个变异范围，30%＜CVWＲ≤50%时，下限/上限随着σ_WR变化而变化的表达式是exp(－0.760σ_WR)和exp(0.760σ_WR)，CVWR＞50%时，下限/上限分别是0.6984和1.4319;CFDA规定基于临床充分理由，可以放宽BEL，放宽的最大限度是0.6984～1.4319。

另外，FDA《生物等效性评价统计方法指导原则》(2001年)还推荐了ＲSPBE和ＲSIBE的统计方法用于放宽HVD的BEL标准，其中，ＲSPBE的BEL与σT0和θP相关，ＲSIBE的BEL与σ_W0和θI相关，而该4个参数的大小由FDA规定;EMA和CFDA没有采用ＲSPBE和ＲSIBE法放宽BEL标准的相关规定。

5

 HVD的样本量估计

HVD样本量估计的相同点:对变异性大的药物，FDA，EMA和CFDA建议根据需要适当增加样本量。

入选受试者的例数应使等效性评价具有足够的统计学效力，ABE受试者例数(N)估算公式，见公式1; PBE和IBE受试者例数通过对均值和变异综合模拟获得。

该3个药品监管机构都没有具体化HVD受试者例数的规定。

其中，n是每个序列(sequence)中受试者数目;

2n－2是计算置信区间误差的自由度;

α代表显著性水平，指犯Ⅰ型错误(假阳性错误)的概率，又称病人风险(consumerrisk)，单侧检验时α=0.05，双侧检验时α=0.1；

β指犯Ⅱ型错误(假阴性错误的概率)，又称生产者风险(producer risk)，假定β=0.2，则检验效能(1－β)=80%; σ2是残差方差，与90%CI宽窄成正相关，与所需例数成正相关;θ是制剂T和Ｒ差值，

θ越大，所需例数越多;

δ是BE接受限，一般取值ln0.80或ln1.25。

HVD样本量估计的不同点:FDA，EMA关于BE试验受试者例数的规定，建议不得少于12例，其中FDA分别采用ABE和IBE法，固定参数不同个体内变(σw)，不同药物制剂-受试者间交互作用变异(σD)，估计在不同统计效力(power)、不同试验设计时的受试者例数，见表2。

CFDA要求受试者不少于18～24例，HVD可适当增加例数。

表2 基于平均生物等效性( ABE) 和个体生物等效性( IBE) 估算不同个体内变异( σ_w) 、不同药物制剂-受试者间交互作用变异( σD) 、不同统计效力( Power) 及不同试验设计( 2P，3P 和4P) 的受试者例数

日本、WHO、新加坡等药品监管机构HVD 的BE 法规要求

日本厚生劳动省( Ministry of Health Labour and Welfare，MHLW) 建议采用如下3 种方法以尽可能地降低HVD的变异性:

① 治疗窗宽的药物可以直接放宽Cmax的接受范围，超出0.80～1.25。

② 多次给药的稳态BE研究。

③ 稳定同位素标记的BE研究。

世界卫生组织( World Health Organization，WHO)和新加坡卫生科学局( Health Sciences Authority，HSA) 建议HVD 研究方法是: 

① 基于临床的充分理由，可以适当放宽Cmax和AUC的接受范围。

② 多次给药的稳态BE 研究。

澳大利亚药品管理局( Therapeutic Goods Administration，TGA) 指导原则规定: 如果一个HVD 是由于PK 原因( 吸收不完全、吸收变异大、首过代谢强等) 导致高变异的，则必须选用在国内已经上市的参比制剂; HVD的BE 研究方法遵循EMA 工作指南。

巴西卫生监督局( National Agency of Sanitary Monitoring，ANVISA)基于科学判断和合理设计的研究方案可以放宽HVD 的Cmax等效限接受范围。

加拿大卫生部( Health Canada，HC) 没有对HVD 与常规药品进行区别对待的强制性要求。

中国台湾地区的食品药品监督管理局( Taiwan Food and Drug Administration，TFDA) 和韩国食品药品监督管理局( Korea Food and Drug Administration，KFDA) 对HVD的BE研究没有具体规定。

除此之外，科学家也有建议采用尿液参数法、代谢产物法、多组试验设计法等解决HVD研究难度大的问题。

结  语

HVD的人体BE研究，是我国开展仿制药质量和疗效一致性评价的重要组成部分。

CFDA药物制剂人体BE指导原则正在全面接轨欧盟、美国、日本等发达国家，对HVD人体BE试验规定的科学性和规范性，已取得很大进展。

本课题组结合以往研究经历，建议HVD研究应该重视的关键点在于:

①CV_W或sW的获取，可以通过预试验或文献调研获得。

预试验重复试验设计，可以直接获得sW;非重复试验设计，如2×2交叉，经自然对转换AUC或Cmax的4因素方差分析得到残差(residual variance)，假定残差完全来自个体内变异，CV_WS可以通过表达式Sqrt［exp(residual variance)］计算获取。

研究者进行文献调研时，尽量获取重复试验设计的S_W值或非重复试验设计的残差值。因为两制剂GMR的90%CI

n1和n2分别是每个给药序列的受试者个数，所以也可以通过GMR的90%CI估算S_W值。

②HVD受试者例数的估计。

决定受试者例数的4个因素:显著性水平，α=0.05; 把握度，(1－β)=80%;变异性，通过文献调研或者预试验获得; 差别θ，通过预试验获得或预估不同值。

受试者例数，应该基于样本量计算公式，借助nQuery，PASS，SAS或S+等软件来估算试验所需要的样本量。

考虑到试验中受试者脱落的可能性，一般应该在上述计算样本量基础上适当多筛选一些受试者入组。

③HVD数据分析方法的选择。

HVD通常是“宽治疗窗”的药物，即剂量反应曲线低而平缓，安全性范围宽。在法规允许范围内，建议尽量选用RSABE法，根据CV_WS的大小适当放宽BEL范围，从而增加BE成功率。

我国研究者在HVD的一致性评价过程时，要在方案中明确规定是否采用RSABE法，并有充分理由。

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说明

来源：中国新药杂志2017 年第26 卷第1 期