生物等效性试验豁免的量化风险评估方法

[摘要]  建立了口服固体常释制剂的生物等效性试验豁免的量化风险评估方法 基于生物药剂学分类系统(BCS)，利用鱼骨图找到生物豁免风险的影响因素并进行综合分析，利用量化指标的风险评价方法对风险因素进行综合评分，从而为生物豁免的风险和可行性进行分级。此量化风险评估方法基于科学与风险，为制药企业及监管部门的生物豁免决策提供了简单易行的风险分析工具。

[关键词]  口服固体常释制剂；生物药剂学分类系统；生物等效性试验豁免；鱼骨图分析法；量化风险评估；风险管理

虽然体内生物等效 (bioequivalence，BE)研究仍被视为评价药物制剂之间疗效等值的“金标准”，但人体生物等效试验耗时长、费用高、操作复杂，且为了减少与药品间差异无关的变化，试验通常采用健康志愿者，常面临伦理学问题。如何找到合适的基于科学性与风险性的生物等效体外替代方法，长期以来都是制药行业及监管机构共同努力探索的问题之一。考虑到药物的溶解性、渗透性、体外溶出特点是影响口服药物吸收的3个主要因素，Amidon等于1995年提出生物药剂学分类系统(biopharmaceutics classification system，BCS)的概念，分析普通口服制剂用体外试验得出体内等效性的可行性。基于BCS的生物豁免理念自推出以来，已陆续得到美国和欧盟等监管机构及WHO的认可，并已陆续出台了相应的法律法规、指导原则与豁免条件标准。我国食品药品监督管理总局也于2016年5月18日发布了《人体生物等效性试验豁免指导原则》(2016年第87号通告) 。

但迄今为止，基于BCS的生物豁免应用并不广泛。不同监管部门之间关于生物豁免的文件和分析报告差异巨大，制药企业和监管部门对此持不确定态度，普遍的理解是缺乏对BCS概念用于支持生物豁免的成功运用。只有当生物豁免的决定不正确及对公共卫生和个体患者产生不良后果(基于生物豁免的不正确的等效性决定)的风险低于生物豁免方法产生的潜在收益，才能应用生物豁免程序。BE豁免除以BCS为基础外，还需综合分析原料药特性、药物代谢动力学性质、药品处方、溶出曲线、治疗用途、治疗指数等多方面因素。影响因素多、情况复杂、难以量化，是制约基于BCS的生物豁免成功运用的重要原因。

2015年8月，国务院出台了“44号文件”《国务院关于改革药品医疗器械审评审批制度的意见》，其中明确提到推进仿制药质量一致性评价。2016年3月，国务院办公厅印发了《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》，要求国家基本药物目录(2012年版)中2007年10月1日前批准上市的化学药品仿制药口服固体制剂，应在2O18年底前完成一致性评价，其中需开展临床有效性试验和存在特殊情形的品种，应在2021年底前完成一致性评价。共涉及289个品种，17740个批准文号。仿制药质量和疗效一致性评价工作时间紧、任务重，推进生物豁免工作，对于减少不必要的健康人群对药物的暴露、节约一致性评价的研究成本和时间、推动一致性评价进程，具有非常现实的实际意义。为此,本文旨在运用一系列风险评估工具，综合分析BE的影响因素，探索建立基于BCS的普通口服固体制剂生物豁免的定量风险评估和风险分级模式，对潜在风险进行预判、评估和应对，以减少生物豁免风险事件的发生或者减少风险事件带来的不利影响，为制药企业及监管部门的生物豁免决策提供参考。

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生物豁免风险的定义

人体生物等效性试验豁免(以下简称生物豁免)是指申请人向药品监管机构提供所申请注册的药品或已上市药品的上市后变更不适宜进行人体生物等效性试验或者生物等效体外替代方法的相关证明性文件和数据，从而免于证明该药物在体内的生物利用度和生物等效的可能性。

生物豁免的风险，狭义上是指生物豁免但仿制药与原研药生物不等效的风险，广义上是指生物豁免后生物不等效对公共卫生及个体患者的安全性和疗效性产生不良后果的风险。其中，生物不等效(bioinequivalence)是指：在一个合理设计的试验中，在相同试验条件下，服用相同摩尔剂量的药学一致或药学可替代的药剂，其活性成分或组分到达作用部位的速度和程度有明显差别。

本文旨在对广义上的生物豁免的风险进行评估与讨论，作为生物不等效风险与生物不等效后果严重程度的综合考量。

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生物豁免风险鱼骨图分析

鱼骨图(又名因果图、石川图)，是一种发现问题“根本原因”的分析方法，因形如鱼骨而得名，被广泛运用于技术、管理领域。通过广泛查阅文献资料及头脑风暴法，运用鱼骨图分析出生物豁免风险的影响因素，详见图1。

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影响因素分析

3.1 药物药学性质的影响

3.1.1 溶解性、渗透性

药物溶解性(solubility)、肠道渗透性(intestinal permeability)是影响口服固体常释制剂中活性药物成分(active pharmaceutical ingredient，API)在体内吸收速度和程度的关键因素，也是BCS分类的理论基础。2013年，Cristofoletti等对巴西卫生监督局(Brazilian Health Surveillance Agency，ANVISA)数据库中的500项生物等效性研究进行了横向比较，根据BCS和基于药物体内分布的生物药剂学分类系统(biopharmaceutics drug disposition classification system，BDDCS)对药物进行分类， 以评估与药物和剂型相关的特征如何影响生物等效性研究的结果。结果表明：与2类药物相比，BCS或BDDCS1类和3类药物获得生物不等效结果的相对风险约低4倍。即，生物等效性研究的最终结果受药物溶解度的影响，大于其肠道通透性或代谢程度。

因此，基于BCS的生物豁免的风险由低至高依次如下。

风险等级1：BCS 1类，高溶解性、高渗透性

风险等级2：BCS 3类，高溶解性、低渗透性

风险等级3：BCS 2类，低溶解性、高渗透性

风险等级4：BCS4类，低溶解性、低渗透性

药物溶解性需关注API的成盐、晶型、pKa等性质。比如晶型，晶型不同，内部分子间作用力有差异， 晶格能也就不同， 可能会造成API的溶解度、溶出速率、熔点、密度、硬度等理化性质不同，进而造成药物在体内的吸收、分布等药代动力学性质不同。这种差异多数很难通过常规辅料和常规工艺予以解决，另外这种差异有时会造成体外溶出和体内生物利用度不相关。因此，仿制药品所采用的API的晶型与参比制剂的API的晶型是否相同、溶解度性能是否接近，是申请生物豁免的考量因素之一。

药物渗透性需关注API的分子大小、极性、油水分配系数、转运方式等性质。API的渗透性分类可以通过受试者体内试验确定，比如质量平衡或是绝对生物利用度，也可以通过肠道灌注法来测定。

3.1.2 胃肠道稳定性

药物在胃肠道中的稳定性对于支持药物的生物豁免也是一个需要考虑的因素。《人体生物等效性试验豁免指导原则》中提到，“支持一个被测原料药高渗透性的信息包括：被测原料药的渗透性数据、内标(平均值、标准偏差、变异系数)和稳定性信息，适当的时候包括支持主动转运机制的数据，以及确定被测原料药的高渗透性的研究法”，证明药物在胃肠道的流失是发生在肠道薄膜处的渗透，而不是降解反应。

不过，当药物的绝对生物利用度等于或大于85％时，则不需要提供药物在消化液中的更多的稳定性数据。

3.2 制剂的影响

3.2.1 溶出度

溶出度是最常见也是运用最广泛的生物等效性试验体外替代方法。FDA、WHO、欧洲药品管理局(EMA)及我国药品监管机构均要求申请生物豁免的仿制药品需证明与参比制剂均为快速溶出或非常快速溶出。非常快速溶出是指在指定的溶出介质和溶出条件下，15 min内API的溶出均能达到标示量的85％以上，无需统计检验，将支持BCS 1类和3类的生物豁免。快速溶出是指在上述溶出条件下，30 min内API的溶出均能达到标示量的85以上，且需提供支持仿制制剂和参比制剂在3种溶出介质中的溶出曲线相似性的数据，使用相似因子(f2)法进行判断的结果，将仅支持BCS1类的生物豁免。

采用溶出度方法替代体内生物等效性试验可能产生以下结果(表1)，具有适度区分力的溶出度方法是建立体内体外相关性、合理预测体内行为的重要因素。

3.2.2 辅料

制剂的处方和工艺都可能对药物的溶出产生影响。辅料有时候可能会影响药物的吸收速率和吸收程度，包括表面活性剂(如聚山梨酯80)和甜味剂(如甘露醇或山梨醇)等。为了支持生物豁免,对于BCS 1类药物，要求仿制药品中所用的辅料为常用辅料，且用量与该辅料在处方中对应的功能保持一致。对于BCS 3类药物，还要求辅料的用量与参比制剂相似或相同。

2014年，Kubbinga等研究了普通口服固体制剂中乳糖在BCS不同分类药品中对API生物药剂学性质的影响。研究表明，仿制药与参比制剂的乳糖含量不同，造成BCS 1类药品生物不等效的可能性低，造成BCS 2类和3类不等效的可能性中等，造成BCS 4类不等效的可能性高。

2016年，Vaithianathan等研究了14个常用辅料对BCS 3类药物西咪替丁、阿昔洛韦口服固体制剂吸收的影响。14种辅料分别为十二烷基硫酸钠(SLS)、微晶纤维素(MCC，型号PH．102)、交联羧甲纤维素钠(SD．711)、羟丙甲纤维素(HPMC)、玉米淀粉、羧甲淀粉钠、乳糖、胶体二氧化硅(Aerosil 200 Pharma)、磷酸氢钙、交聚维酮、聚乙烯吡咯烷酮、硬脂酸、硬脂酸镁和预胶化淀粉。结果表明，HPMC与MCC的用量建议与原研产品一致，其他12种辅料不要求质量上相同或定量非常相似。

3.2.3 质量标准

一般情况下，药品质量标准应能反映药品质量特性，对药品的安全性和有效性有一定的保障作用。如果药品质量标准不完善，如未能反映药品的关键质量属性、限度范围设置不合理，这类药品的生物豁免是有风险的。

3.3 药代动力学性质的影响

药物是否具有线性动力学特征，是生物豁免风险的重要影响因素之一。线性动力学的本质是剂量增加几倍，相应的药代动力学参数，即血药浓度-时间曲线下面积(AUC)和峰浓度(Cmax)也增加几倍，给药剂量．体内暴露水平具有等比例增加的特征，也即为剂量一比例关系。如果给药剂量-体内暴露水平不具有线性动力学特征，线性改变给药剂量，体内暴露水平却并不相应地进行改变,就难以进行体内预测，容易发生不良反应，或者效应没有随着预期增加。因此，具有非线性动力学特征的药物的生物豁免风险高于具有线性动力学特征的药物。需要注意的是，判断药物是否具有线性药代动力学特征，这个结论只能在一定剂量范围内成立，因此需要结合药物的给药剂量范围进行判断。高变异性及已有证实的生物不等效报道的药物的生物豁免风险相对也较高。

绝对生物利用度(BA)即以静脉给药制剂为参比制剂所获得的试验制剂中药物吸收进入体循环的相对量， 以血管外给药(口服、肺部、经皮、肌内注射等)的试验制剂与静脉注射的参比制剂给药后的AUC比值来表示，反映了给药途径对药物吸收的影响。

另外，对于需要餐后用药的口服固体制剂的仿制药，如果食物摄入对人体生物利用度和生物等效性影响较大的话，也需评估其对生物豁免风险的影响。

3.4 临床性质的影响

3.4.1 治疗用途

药物的治疗用途不同，生物豁免的风险也不同。例如，高危药品和急救药品的生物豁免风险较普通用途药品的风险高。1995～ 1996年，美国医疗安全协会(Institute for Safe Medication Practices，ISMP)进行了一项关于药物对患者伤害的研究。结果表明，绝大部分致死或者致严重伤害的药品差错是由于极少部分药品引起的。因此，ISMP将这些使用不当会对患者造成严重伤害甚至死亡的药品命名为“高危药品”。高危药品的错误使用或生物不等效将可能引起严重的安全性和疗效问题，生物豁免风险高。高危药品包括肾上腺素拮抗药如美托洛尔，肾上腺素激动药如肾上腺素，吸入或静脉全身麻醉药如丙泊酚，抗心律失常药如利多卡因，抗凝血药如华法林，高渗葡萄糖注射液，心脏停搏液，静脉用和口服化疗药，硬膜外或鞘内注射药，静脉用改变心肌力药如地高辛，口服降糖药，静脉用造影剂如扎喷葡胺，脂质体药物如两性霉素脂质体，静脉用中枢镇静药如咪达唑仑，儿童口服用中枢镇静药如水合氯醛，静脉、透皮或口服吗啡类镇痛药物，神经肌肉阻断药如琥珀酰胆碱，完全肠外营养(TPN)。

3.4.2 适用人群

药物的适用人群不同，生物豁免的风险也不同。儿童、妊娠及哺乳期妇女、老年人作为临床用药的特殊群体，其用药、生理及心理等方面都有异于常人。当申请生物豁免的药物的适用人群包括上述特殊群体时，需特别考虑生物不等效风险对患者安全性和疗效的影响。

治疗指数(therapeutic index，TI)为半数致死量(LD 。)与半数有效量(ED 。)的比值，是药物的安全性指标。窄治疗指数(narrow therapeutic index，NTI)药物也称为“治疗窗”狭窄的药物， 即治疗量(浓度)与中毒量(浓度)接近的药物，在临床用药时，应严格监控相关指标，根据患者体内情况，适时调整用药剂量。

“治疗窗”狭窄的药物的生物豁免风险高。如：地高辛、锂制剂、苯妥英、苯妥英钠、华法林阻凝剂、氨茶碱、茶碱、胆茶碱、双羟丙茶碱、丙戊酸、炔雌醇／孕酮、洋地黄毒苷、卡马西平、磷酸丙吡胺、硫酸胍乙啶、硫酸奎尼丁、硫酸哌唑嗪、硫酸异丙肾上腺素、米诺地尔、扑米酮、盐酸克林霉素、盐酸可乐定、盐酸普鲁卡因胺、双丙戊酸钠、左甲状腺素钠、环孢素A、他克莫司、西罗莫司、丙戊酸／丙戊酸钠等。

对于不良反应呈剂量关系的药品应给予特别关注。

04

生物豁免量化风险评估

采用量化证据权重法对生物豁免风险相关因素进行综合分析，对生物不等效的潜在风险进行量化评估，包括生物不等效风险和产生临床不良后果风险两个部分。

根据药物的药学性质、制剂性质、药代动力学性质和临床性质对生物不等效风险或产生临床不良后果风险的影响程度，分别赋予0～ 4分不同的权重赋值，见表2。根据不同属性对生物豁免的作用关系(以下简称属性赋值)， 按照支持生物豁免、有条件支持生物豁免、不支持生物豁免三类分别赋予0、1、2的分值。当某项相关属性的数据不足或不同来源的数据不相符合时，按照“最差条件” 的原则，赋予最高分值。表3为生物豁免风险评分表(生物豁免风险评分=权重赋值×属性赋值)。

对表3中不同影响因素的不同属性的生物豁免风险分值进行汇总，结果见表4。其中，8分为高风险因素；4～ 6分为中等风险因素；1～ 3分为低风险因素。

根据生物豁免风险分析综合评分的不同，将其分为A、B、C三类，见表5。

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生物豁免风险量化分析应用示例

5.1  左氧氟沙星普通口服固体制剂

左氧氟沙星对革兰阳性和革兰阴性菌具有广谱的体外活性，溶解性高，渗透性高，是BCS 1类药物。该药在胃肠道中稳定，溶出快速，己收入中国药典，质量标准良好。对目前批准上市的左氧氟沙星片中使用的辅料进行汇总分析，当辅料量不超过正常使用量时，由辅料引起的生物不等效风险较低。该药具有线性动力学特征，绝对生物利用度接近l00％，尚未有生物不等效的报道；并且治疗指数宽，急性毒性低，非高危药品，非急救药品，非特殊人群用药。

基于以上建立的生物豁免风险量化评价方法，对左氧氟沙星的BE豁免风险进行评估，见表6。

左氧氟沙星生物豁免的高风险因素为0分，中等风险因素为0分，低风险因素为0分，符合生物豁免风险等级A的要求，生物豁免风险低，结合风险获益比分析可申请生物豁免。经查，左氧氟沙星为FDA、WHO、EMA、国际药学联合会(FIP)推荐的生物豁免品种，与本文结论一致。

5.2  硝苯地平普通口服固体制剂

硝苯地平是钙通道阻断药，广泛用于心绞痛和高血压的治疗。硝苯地平几乎不溶于水，渗透性高，是BCS 2类药物。在酸性较强的条件下不稳定，在pH 4.0~7.6相对稳定。对全球已上市品种的处方进行汇总分析，在所检索的文献中没有发现关于辅料的定性和定量组成及其特异性辅料相互作用的数据。药代动力学高变异性，绝对生物利用度小于85％。该药已收入中国药典，质量标准良好，非高危药品，非急救药品，治疗指数宽，不良反应较弱；可分泌入乳汁，哺乳妇女应停药或停止哺乳；对儿童用药的情况尚不明确；在老年人体内的半衰期延长；起效迅速，对生物不等效的反应较敏感。

基于以上建立的生物豁免风险量化评价方法，对硝苯地平的BE豁免风险进行评估，见表7。

由表7可见，硝苯地平的高风险因素为16分，中等风险因素为10分，低风险因素为6分，符合生物豁免风险等级C的要求，生物豁免风险高，非特殊情况不推荐生物豁免。经查，FDA、WHO、EMA、FIP均未推荐硝苯地平的生物豁免，与本文结论一致。

5.3  拓展验证

于FDA官网公布的《特定药物的生物等效性指导原则》数据库随机选取了另外8个品种，采用本文提出的风险量化分级标准进行了汇总分析(表8)，结果与FDA的推荐意见一致。

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风险管理

为降低生物豁免风险， 以下风险管理措施可供参考：①处方中尽量采用常规剂量的常规辅料；②对于“治疗窗”狭窄的药品，在说明书的“注意事项”项下应明确注明“用药前后及用药时应当检查或监测”某些项目；③确定质量标准符合要求，能如实反映药品质量特性；④找到具有适度区分力的溶出度检测方法。

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结语

对符合条件的仿制药品实行生物豁免，有利于节约研发成本和时间，减少健康人群对药品的露。利用鱼骨图找到生物豁免风险的影响因素，利用量化指标的风险评价方法对具体品种的风险进行评分分级，可以方便企业和监管机构更科学、更清晰地进行生物豁免的决策，并为我国生物豁免品种目录的建立提供参考工具。需要说明的是，药品种类千差万别，理化性质和临床性质各有不同，本文未尽之处或与本文结论不同之处，还需具体问题具体分析，基于科学与风险进行综合判断。

参考文献(略)

作者：廖萍，张景辰 ，陆峰