仿制药开发的关键路径

背景

FDA过去专注于创新药物、器械和生物制剂发展所面临的挑战，然而仿制药开发同样面临各种科学挑战。本文将结合不同类型仿制药的开发，提供其关键路径。

仿制药开发流程

新药在研发及其临床试验的投入费用高昂，这些实验主要为了证明新药的安全、有效；为了鼓励新药研发，新药上市后将有一定期限的市场独占期。当新药的市场独占期或相关专利即将失效时，潜在的仿制药公司将对其开始进行仿制研究。仿制药获批的前提是证明其与参比制剂具有药学等效和生物等效。药学等效包括相同的API、相同剂量、相同剂型等。

生物等效是指仿制药活性成分在作用部位的吸收速度和吸收程度与参比制剂等同。大部分仿制药的药物等效和生物等效的研发路径简单明确，譬如分析化学可以鉴别和定量活性成分；通过比较药动学来证明生物是否等效。基于血液中药物浓度的生物等效评估是最常用的方法，成功应用于证明仿制药与参比制剂具有共同的安全性和有效性。

上述评估药学等效和生物等效的方法对复杂仿制药和局部用仿制药并不适用；科学上的挑战已经阻碍了该类仿制药的发展。

关键路径(Critical Path)

为了更有效的开发高质量的仿制药来提升公众健康，FDA确定如下四类关键路径：

上述方面的改善将加速仿制药的上市。更重要意义在于这将扩大仿制药范围的同时，确保仿制药安全、有效和质量可控。基于健全的科学评估等效性的方法，将建立医生、患者和公众对仿制药的信心。

1.质量源于设计(Quality by Design，QbD)

质量源于设计，通过理解和调整制剂处方和制造参数，将产品质量融入最终药品；最终检测仅用于确认药品的质量。仿制药公司可以通过改善制造流程让消费者获得高品质的仿制药。FDA鼓励将QbD应用于所有药品开发中，仿制药实施QbD将会遇到不同的挑战。

使用QbD来研发与参比制剂具有生物等效的仿制药，仿制药申请人必须理解含有特定活性成分药品的处方工艺参数可能对生物利用度的影响。

1.1 开发体内-体外(Vitro-In Vivo)相关性模型

目前制剂开发策略主要基于试错、内部数据库、研究人员的经验。通过建模和仿真可以实现制剂开发的系统化和机制化。药物吸收模型可用来评估(或预测)体内溶出或释放速率与药动学参数(用于评估生物等效性)之间的关系，这是评估不同处方工艺进而选择出最佳制剂的有力工具。关键路径包括：

1.2 仿制药的处方和工艺开发

仿制药与参比制剂可以有不同的释放机理，前提是该仿制药和参比制剂具有药学等效和生物等效。仿制药可以利用QbD来确保新的释放机理和参比制剂具有生物等效。

ANDA申请人常用商业批的1/10做生物等效性研究。而ANDA获批后，申请人才会将批量放大至商业批。基于QbD理念，ANDA申请人通过识别出制造过程中的关键工艺参数，进而降低放大过程中失败的风险。关键路径包括：

2.全身作用仿制药生物等效性的方法

对于全身作用药物，关键路径目标是通过扩大生物等效性豁免，优化溶出方法和生物等效性的方法，来加速批准安全有效的仿制药。

2.1 扩大基于生物药剂学分类系统的生物等效性豁免

生物药剂学分类系统(BCS)是一种药物开发工具。对同时具备BCS I类(高溶高渗)和快速溶出的速释仿制药，申请人可提请生物等效性豁免。BCS II类(低溶高渗)和BCS III类(高溶低渗)同样可以申请生物等效性豁免。

具有生物相关的溶出方法：开发生物相关的溶出方法，将为制剂研究人员提供与体内释放相关的可靠标准，同时允许监管者通过不同产品比较有意义的溶出曲线。

2.2 餐后生物等效性研究

即使参比制剂标签明确说明食物不影响药物吸收，当前FDA生物等效性指南仍然建议仿制药进行餐前餐后生物等效性的研究。餐后研究的目的是确保仿制药同样不存在食物影响，但对于快速溶出的BCS I类药物可豁免餐后生物等效性的研究。其关键路径包括：

食物和药物相互作用：若能够很好的理解药物和食物之间相互作用的机制，另外三种BCS类型药物亦可不需要进行餐后实验，以证明仿制药和参比制剂在餐后具有生物等效性。

2.3 新型给药技术的生物等效性

有别于传统速释口服片剂和胶囊剂，研究者持续开发了新型给药技术的仿制药。对于新型给药技术，需要进行额外的研究来改善生物等效性的评估。关键路径包括：

药代动力曲线含有多个峰的生物等效性：单次剂量的新型改良释放制剂(如皮下植入制剂)可在药时曲线中产生多个峰。FDA目前采用Cmax和AUC来评估生物等效性。开发评估生物等效性的新方法具有应用价值。

透皮产品：开发新的临床试验设计和标准，考察仿制药在皮肤刺激，潜在致敏性和附着性能与参比制剂的一致性。

2.4 高变异性仿制药的生物等效性

对于Cmax和AUC表现出个体高度变异性的药物，进行BE研究存在系列挑战。例如一种具有50%变异性的药物，即使仿制药和参比制剂是完全相同时，仍需要100例受试者才能证明其生物等效。除非高变异性药物具有宽治疗指数，否则这类药物既不安全也不有效。根据目前FDA指南，具有宽治疗指数的药物比窄治疗指数的药物更有研究价值。关键路径包括：     

生物等效性研究设计：开发出仅需要更少受试者的生物等效性临床试验。

3.局部用药和靶向药物生物等效性的方法

评估局部用药和靶向药物的生物等效性存在挑战，局部药物的生物等效性不能用血浆中药物浓度分布或体外溶出来证明药物药理活性。当前临床对照试验不仅费用昂贵，且缺乏有效手段区分药品间区别。该领域关键路径包括：成像，体内取样，新型临床设计。

3.1 吸入制剂的生物等效性

口服吸入制剂通过传递设备性能测试、肺功能药效学研究和全身药代动力学研究来证明生物等效性。由于全部成功通过上述测试存在较大的困难，市场上许多专利过期或无市场独占期的定量吸入制剂(MDI)无仿制药。FDA为此明确了开发这类仿制药需要解决的科学挑战。关键路径包括：

3.2 鼻喷雾的生物等效性

与通过传递设备测试来证明生物等效性的溶液鼻喷雾不同，证明悬浮鼻喷雾剂的生物等效性可以通过：体外液滴粒径分布、喷雾几何学、喷雾模式的测量、临床等价性研究和药代动力学研究来证明全身暴露的等效性。关键路径包括：

鼻喷雾药物递送装置的计算建模：与药物递送直接相关的体外装置对比。

药物粒径分布等同性的测量：如果仿制药与参比制剂具有等同的药物粒径分布，则混悬液鼻喷雾剂的生物等效性可参考溶液喷雾剂。关键的路径是开发具有足够准确度和精密度测定悬浮产品中药物粒度的分析方法，可以申请豁免体内生物等效性研究。

3.3 局部皮肤病仿制药生物等效性的研究

有多种生物等效性方法可用于局部皮肤病仿制药申请。对于局部药用溶液，当仿制药组分的定性和定量均相同时，可豁免生物等效性研究。对于局部皮质类固醇，建议使用药效学皮肤变白实验来证明生物等效性。其他局部仿制药，由于暂时还没有更好的替代方法，建议使用耗时耗钱的临床研究来进行生物等效性研究。基于对局部药物递送机制的研究，可以确定少量影响产品药效的关键因素；通过这些关键因素开发更高效合理生物等效性的方法。关键路径包括：

针对局部皮肤病仿制药的局部递送，FDA已经确定了四种潜在的关键路径：

3.4 胃肠道作用的仿制药的生物等效性

针对通过局部作用而不是全身暴露来治疗胃肠道(GI)病症的仿制药，FDA推荐了各类生物等效性的测试，包括：体外结合测定、体外溶出研究、药代动力学研究和临床等效性研究。关键路径包括：

低溶解性仿制药的生物等效性豁免：基于BCS分类，FDA豁免作用于局部肠胃(GI)且立即释放的高溶解度仿制药的生物等效性研究。未来可能将这种豁免扩大到低溶解度药物。

用于治疗GI仿制药体内释放的研究：通过直接比较体内药物释放(灌注，组织取样或成像)，验证溶出检测作为改良释放仿制药生物等效性的方法。

肠胃道局部递送的生物标志物：对于吸收并可在血浆中检测出的局部作用药物，其吸收率可能与胃肠道局部浓度有关。因此可建立药代动力学(PK)和局部药物浓度之间关系。该研究方法可用于快速，中等、缓释制剂(肠溶包衣和缓释丸剂)和该药物放射性标记物的生物等效性研究。成像和PK可以建立输送到作用部位药物的量与血浆浓度之间的相关性。

3.5 脂质体仿制药的生物等效性

脂质体将药物包封在球形磷脂囊泡中，药物被动靶向特定组织，特别是癌症肿瘤。这方面的关键路径包括：

脂质体仿制药生物等效性的方法：由于脂质体药物靶向特定组织，血浆浓度可能与药物在这些特定组织中的浓度无关，所以需要开发新的生物等效性评估方法，确定不同仿制药生产商提供的相同组成脂质体具有相同的治疗效果(例如，通过评估它们如何将药物递送到靶组织)。

4.复杂活性成分仿制药的表征

仿制药产品必须含有与参比制剂相同的活性成分。化学合成生产的活性小分子，通常可以直接检测。而难以表征其特性的药品，开发其仿制药具有一定难度。

4.1 天然来源的药物

天然来源的药品可能含有大量不同的活性分子，这些天然来源的药品对当前的分析方法构成重大挑战。关键路径包括：

鉴定分析方法的改进：高效的分析方法能够更精确地鉴定参比制剂的组分。没有可靠阵列分析表征工具，仿制药开发将变得困难。

分析比较的统计方法：许多复杂药物含有多种活性成分，通常会对多个峰或连续分布(如分子量分布)的光谱进行表征。合适的统计方法有助于仿制药生物等效性的研究。