Trastuzumab/Hyaluronidase

免疫治疗从静脉注射转向皮下注射（SC）单克隆抗体制剂，尤其在肿瘤患者中的应用，已经引起了广泛关注。皮下注射具有多种优势，包括可在家中注射、增强患者依从性、减少医院拥堵、降低医疗费用以及通过减少药物浪费和最小化环境影响来提高可持续性。然而，对于许多生物制剂来说，转向皮下注射需要开发高浓度单克隆抗体产品（HCmAP），因为需要较大的剂量体积。在此，我们探讨了COVID-19大流行对免疫治疗给药方式的影响以及采用皮下注射的必要性。我们讨论了在HCmAP的制造、运输、储存和给药过程中遇到的挑战。一个主要的障碍是这些生物制剂在抗体浓度增加的情况下，生物物理不稳定性和粘度的大幅增加。进一步的并发症可能来自“非理想”效应，如分子拥挤或共排斥效应（大分子阻碍其他大分子在溶液中的自由运动）以及升高的大分子相互作用。为了降低特定浓度抗体的粘度，报告中提到的主要赋形剂是盐和氨基酸，其中Arg-HCl在HCmAP中的制剂粘度特别得到了改善。然而，具有降低粘度作用的赋形剂也可能影响蛋白质稳定性。寻找合适赋形剂策略的探索仍在进行中，同时也结合了分子工程和计算技术等新兴方法，最终目标是促进皮下注射的成功整合，以实现经济节约、环境可持续性和社会公平。 简介 截至2023年，美国食品药品监督给药局（FDA）已批准了168种单克隆抗体（mAbs），涵盖了广泛的治疗领域。约43%的这些批准的单克隆抗体用于肿瘤适应症，包括实体瘤、淋巴瘤、多发性骨髓瘤和白血病，其次是约23%用于免疫适应症，如类风湿关节炎和系统性红斑狼疮。9%的获批药物用于神经适应症。接下来是血液学和呼吸系统疾病，各自约占5%。传染病、眼科和胃肠疾病各自占3.5%-4%。最后，心脏病和内分泌疾病各自占2%。 单克隆抗体治疗通常需要高剂量才能达到治疗效果。几乎60%的FDA批准的单克隆抗体每次给药的最小剂量为200 mg（如图1所示），并且需要高浓度的制剂和/或大剂量体积。由于54%的FDA批准的单克隆抗体以相对低浓度（<50mg/mL）生产（如图2所示），因此需要较大的体积来达到这些高剂量。由于这些要求，低浓度制剂的普遍存在以及需要大体积溶液，静脉注射（IV）通常是最可行的给药途径（如图3所示）。静脉注射的优势在于将药物直接送入全身循环，确保高生物利用度。然而，静脉治疗的侵入性可能会带来潜在并发症，如静脉炎、渗透、外渗和感染。 图1. FDA批准的单克隆抗体在不同治疗领域的推荐剂量分布。大多数单克隆抗体产品的最低剂量为200 mg或更高。现有证据一致表明，单克隆抗体治疗需要更高剂量的趋势明显。 图2. FDA批准的单克隆抗体制剂的蛋白质浓度。大多数现有的单克隆抗体浓度较低。然而，高浓度单克隆抗体（HCmAP）的生产显著增加。 图3. FDA批准的单克隆抗体的给药途径分布。静脉输注是最常用的单克隆抗体治疗途径，其次是皮下注射。 比较免疫和肿瘤疾病中的给药剂量时，出现了一个显著的趋势。大约53%的免疫疾病单克隆抗体的剂量要求为≤200 mg，而在肿瘤疾病中，只有约30%的剂量为≤200 mg，70%需要的剂量为>200 mg。这一对比带来了相当大的挑战，因为需要更大的注射体积或多次注射才能满足所需剂量。因此，开发高浓度单克隆抗体（HCmAP）产品是弥合这一差距的必要措施，使得能够以小体积注射高剂量，从而实现从静脉注射到皮下注射（SC）给药的过渡。 从静脉注射转向皮下注射为医院、患者和医疗专业人员提供了多重好处。从医学角度来看，它减少了医疗设施的拥堵，使急需治疗的患者优先得到照顾，正如COVID-19大流行期间发生的那样。此外，它有助于减少与静脉输注相关的不良事件。患者也更喜欢这种更便捷且易于施用的治疗方式。在家自主给药的可能性使他们能够灵活安排治疗时间，从而减少了去医院的费用，并降低了院内感染的风险。额外的好处包括降低医疗费用。Dychter等进行了一项经济评估，评估了静脉治疗的成本效益。他们表明，静脉输注的成本显著高于同一生物制剂的皮下注射。例如，皮下注射阿仑单抗的护理人工费为30美元，而静脉输注阿仑单抗的费用平均为113美元。 尽管皮下注射具有许多优点，但这种给药途径也存在一些潜在的挑战和缺点。包括由于从皮下组织的吸收较慢可能导致较低的生物利用度。另一个挑战来自皮下结缔组织中透明质酸和胶原纤维的存在，它们作为障碍物阻碍注射液体的扩散并妨碍大体积注射。需要强调的是，尽管皮下注射提供了一种更便捷的给药形式，但高浓度制剂所带来的新问题，如分子拥挤和/或共排斥效应（大分子阻碍其他大分子在溶液中的自由运动；及自聚合或聚集相互作用的升高，都是导致制剂效果降低的因素。 本文的重点有三个方面：高浓度单克隆抗体（HCmAP）的评估：我们评估了开发高浓度单克隆抗体（HCmAP）以促进皮下注射的必要性，并探讨了COVID-19大流行对肿瘤疾病患者免疫治疗给药的影响。制造、储存和给药的挑战：我们进行了详细分析，识别了与高浓度单克隆抗体（HCmAP）的制造、储存和给药相关的挑战。制剂策略：我们探讨了高浓度单克隆抗体（HCmAP）制剂的潜在策略，重点关注使用各种赋形剂来提高其稳定性。 高浓度单克隆抗体制剂（HCmAP）的配制 从静脉输注（IV）转向皮下注射（SC）需要开发高浓度制剂，在此定义为单克隆抗体治疗的注射剂，整体产品浓度为100-200 mg/mL。目前，市场上已有45种高浓度单克隆抗体（HCmAP）（表1，参见原文）。其中，17种主要用于免疫疾病领域，只有4种获得了用于肿瘤疾病适应症的批准。考虑到这些疾病的慢性特点以及需要长期给药以提高患者生活质量，HCmAP在免疫疾病领域的主导地位是可以预期的。 截至目前，只有四种抗肿瘤单克隆抗体已转向皮下注射给药（PharmaCircle.com）。这些包括：用于多发性骨髓瘤的Darzalex Faspro（daratumumab；Janssen），用于HER2阳性乳腺癌的Herceptin Hylecta（曲妥珠单抗与透明质酸酶；基因泰克），用于慢性淋巴细胞白血病和非霍奇金淋巴瘤的Rituxan Hycela（利妥昔单抗与透明质酸酶人源化；基因泰克），以及用于HER2阳性乳腺癌的Phesgo（帕妥珠单抗、曲妥珠单抗与透明质酸酶；基因泰克）。默克公司正在积极开发Keytruda（派姆单抗）的皮下注射制剂。FDA批准的四种肿瘤治疗产品浓度为120 mg/mL，给药体积为5-15 mL，并与重组透明质酸酶共制剂，以促进大体积输送。然而，这些制剂在很大程度上依赖于较大的给药体积和可能需要的重组透明质酸酶。 高浓度抗体产品开发中的挑战 抗体分子的溶液行为和稳定性主要依赖于分子间相互作用，主要是蛋白质组分之间或蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）。这些相互作用受氨基酸特定序列和三维折叠结构的影响，以及蛋白质所处溶液环境的影响。抗体中的碳水化合物成分也可能对相互作用产生影响。这个环境包括pH值、温度、缓冲液成分和特定赋形剂的存在。在高浓度下，抗体分子之间的间距减少，这增加了分子间相互作用的可能性。这可能导致可逆的自组装甚至不可逆的聚集，进而影响抗体的活性和物理稳定性。 抗体聚集可以通过共价键的形成，如分子间的二硫键连接，或通过非共价的结合，主要是疏水性和/或静电相互作用。在高浓度抗体溶液中，自组装主要通过抗体片段抗原结合区域（图 4）之间的相互作用发生。 图4. 高浓度条件下的单克隆抗体自组装及其负面影响 随着抗体浓度的增加，溶液的粘度会大幅增加。这一升高主要是由于溶液层流流动的扰动增加。与此伴随的是抗体分子之间距离的减少，这可能促进非共价相互作用，包括范德华力、氢键、偶极-偶极相互作用和疏水性相互作用。它还可能导致抗体分子的聚集，这可能进一步增加粘度，具体取决于聚集体的构象。 生产高浓度单克隆抗体通常与制造、储存、运输和给药上的困难相关。这主要是由于粘度升高、乳浑性增加以及由分子间相互作用加强引起的聚集倾向。为应对这些挑战，过去十年中进行了广泛的研究，旨在找出最适合的制剂赋形剂，以最小化分子间相互作用的程度。表2（参见原文）总结了在开发高浓度单克隆抗体过程中报告的挑战、影响和制剂策略（图5）。 图5.常用赋形剂在高浓度单克隆抗体制剂中的应用 生产挑战 在生产过程的后期，通常会加入超滤/洗滤（UF/DF）步骤来浓缩蛋白质，随后是最终的除菌过滤步骤。随着浓度的增加，粘度的升高以及可能出现的自聚合/聚集效应，不仅对患者构成问题，也对生产过程造成了挑战，并导致了各种困难。在UF/DF过程中，粘度升高可能会导致泵的背压增加，跨膜流量和/或过滤通量减少，这可能导致处理时间延长、药物物质的不稳定以及制造成本的增加。其他工艺步骤，如除菌过滤，可能会受到过滤膜堵塞以及高粘度抗体溶液对灌装的影响。 开发高浓度单克隆抗体成功制剂的一个目标是通过利用静电和疏水性相互作用，减少非特异性蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）和碳水化合物相互作用，从而既破坏蛋白质的自聚合，又降低粘度。用于降低粘度的赋形剂包括氯化钠（NaCl）等盐类，它们与蛋白质表面的带电残基相互作用。NaCl通过提供电荷屏蔽来降低粘度，从而减少蛋白质分子之间的静电相互作用。氨基酸如甘氨酸、赖氨酸、脯氨酸和组氨酸可以通过影响静电和非极性相互作用来降低粘度。精氨酸常用于减少粘度和聚集，是最常用的添加剂。精氨酸盐形式（如精氨酸单盐酸盐，Arg-HCl）通过更复杂的机制减少PPI和粘度。作为盐类，Arg-HCl通过电荷屏蔽作用降低粘度，类似于NaCl。它还通过与蛋白质的芳香族和带电残基结合，减少疏水性相互作用。为了减轻疏水性相互作用，必须通过使用如聚合物和多糖、脯氨酸、甘氨酸和海藻糖等渗透物质消耗剂，在高浓度下将抗体稳定在其自然折叠状态。Hung等表示，脯氨酸将225 mg/mL的单克隆抗体溶液的粘度减少了三倍，降低至25厘泊（cP），pH为6.0。 制剂pH值对抗体的物理稳定性有显著影响，因为它会影响蛋白质表面电荷的数量和分布。制剂pH值在化学稳定性中起着关键作用，通过控制各种降解途径，如二硫键形成、去酰胺化和断裂。选择合适的缓冲剂可能同时实现pH控制和抗体稳定化。蛋白质制剂通常使用组氨酸、醋酸盐或柠檬酸盐等缓冲剂，以维持溶液pH值在3-7范围内。其中，组氨酸是高浓度制剂中最广泛使用的氨基酸缓冲剂之一。 在寻找能够提升高浓度蛋白质生产过程的新型赋形剂方面，Ke等研究了有机酸——二吡啶酸（DPA），特别关注了乙醇胺-DPA。结果显示，对于多种单克隆抗体（mAb1、mAb2、mAb3和mAb4），其粘度分别减少了22、9、14和17厘泊（cP），相比于对照组，浓度大约为160 mg/mL时的粘度分别为382、98、706和158 cP。这项研究结果凸显了DPA盐在高浓度制剂中的潜力，为制剂科学家在选择赋形剂时提供了潜在的替代方案。 咖啡因作为赋形剂，已表现出在不影响蛋白质稳定性或效力的前提下减少粘度的潜力。Zeng等研究了咖啡因对高浓度单克隆抗体制剂中粘度降低的影响，使用浓度为200 mg/mL的伊匹单抗，结果表明，咖啡因能够在不同的制剂缓冲液中降低粘度。当使用磷酸盐缓冲盐水时，控制粘度为76 cP；添加75 mM咖啡因后，粘度降至17 cP，减少了78%。同样地，使用商业制剂溶剂时，控制粘度为37 cP，添加75 mM咖啡因后，粘度降至16 cP，比控制组低57%。 储存和运输挑战 在高浓度蛋白质中，乳浑性和液-液相分离可能会出现，这为储存，尤其是在冷藏温度下，带来了挑战。乳浑性不仅会影响制剂的视觉外观，还可能表明溶液中由于温度、光照暴露或运输过程中的振荡而引发的聚集物存在，或者是相分离的前兆，这将导致产品稳定性的下降。在液-液相分离中，最初均匀的蛋白质溶液会分成两个不同的液相，导致一个区域蛋白质含量较低，另一个区域蛋白质含量较高。 为了降低蛋白质的界面浓度，减少运输过程中引发的聚集，通常会添加表面活性剂，主要是聚山梨酯。然而，聚山梨酯容易因温度、光照和氧化剂（包括金属）的因素发生自氧化降解。它们还容易发生水解，主要通过酶促途径。残留的宿主细胞蛋白，如脂肪酶，在与蛋白质产品共同纯化时，已被发现增加聚山梨酯80的降解。为减少脂肪酶的活性，可以将金属螯合剂（如乙二胺四乙酸（EDTA））添加到制剂中。由于脂肪酶依赖钙离子来发挥作用，因此通过螯合钙可以作为有效的控制策略。 高浓度蛋白质在储存条件下可能遭遇氧化，影响其功能、聚集、折叠状态和溶解度。甲硫氨酸通常作为抗氧化剂被添加到治疗制剂中。螯合剂（如EDTA）在减少氧化方面也起着至关重要的作用，通过有效捕获自由金属离子（如铜——来自原材料的微量污染物），在这些离子能够引发蛋白质氧化之前，将其捕获。 给药挑战 高浓度生物制品的高粘度是一个重要的关注点。制剂的粘度显著影响注射所需的力量，这在使用细针（如常用的26G或27G针头）时尤其明显。为注射药物所需的压力增加，导致注射速率减慢。此外，当高粘度制剂注入体内时，组织的背压也会增加，因为它在组织中遇到更大的阻力。 为了通过细针促进自我注射，皮下注射用的高浓度单克隆抗体（HCmAP）的粘度应低于20 cP。前文讨论的减少粘度的制剂策略在解决与药物给药相关的挑战中起着至关重要的作用。一个不需要浓缩药物产品的替代方法是增加给药体积。 然而，皮下注射大体积液体在组织中的给药面临挑战，这是由于透明质酸的存在。透明质酸是细胞外基质的多糖成分，充当物理屏障。透明质酸阻止液体流动，导致注射时间延长，并限制药物的扩散和吸收。这种限制不仅影响药物的给药速率，还影响整体患者体验，常常导致不适、红斑和治疗依从性的降低。为了解决这个问题，可以将重组人透明质酸酶（这种酶能分解皮肤中的透明质酸）与蛋白质溶液一起纳入制剂，并共同给药。通过有效减少细胞外基质的粘度，透明质酸酶显著增强了组织的渗透性。这使得大剂量的快速输送成为可能，并提高了患者的耐受性。表3（参见原文）比较了静脉输注（IV）与皮下注射（SC）以及皮下注射加透明质酸酶的优缺点。 高浓度单克隆抗体（HCmAP）的发展 COVID-19大流行期间免疫疗法治疗延迟的评估 分析的研究表明，COVID-19大流行期间，治疗延迟显著增加。在中国，Sha等指出，与疫情前（<5%）相比，肺癌患者在疫情期间的治疗延迟显著增加（29%）。类似地，Zhai等的一项研究发现，2020年2月至3月（COVID-19初期）免疫疗法的延迟率增加了4%，且更多患者经历了治疗延迟，而相比之下，2019年2月至3月（疫情前）的情况则较少。在英国，Pala等发现治疗平均延迟了4周，范围为3至9周。在德国和英国的一项前瞻性小组研究中，De Souza等发现肝细胞癌治疗的延迟，治疗中位时间为1.6个月。在中国，Chen等发现平均治疗延迟为3.8个月。 免疫疗法延迟的原因及缓解策略 导致治疗延迟的主要因素可分为三类：提供者相关因素、患者相关因素和背景相关因素。提供者相关因素包括由于人员不足和个人防护装备短缺导致的癌症治疗设施关闭，严格的筛查和入院标准，以及COVID-19患者护理优先。患者相关因素包括患者在医院就诊时担心感染COVID-19、经济问题、家庭支持或护理人员不足，以及年龄较大和有合并症的患者减少就诊。背景相关因素包括为控制病毒传播而实施的隔离和封锁措施，以及公共交通服务的缺乏。 我们观察到在封锁期间，免疫疗法的使用偏向于化疗（因其为骨髓抑制性治疗）。免疫疗法成为了最常见的调整治疗方式。这些调整包括延长免疫疗法治疗间隔，以减少临床就诊的频率和持续时间，通过使用更高浓度的药物进行给药。例如，某些研究报告指出，派姆单抗的给药频率从每3周200 mg改为每6周400 mg，或durvalumab的给药频率从每2周改为每4周。 免疫疗法治疗延迟的后果 尽管大流行期间治疗延迟明显增加，但癌症患者的病情通常得到控制。一项多中心小组研究发现，治疗延迟对无进展生存期没有显著影响。 Nowara等和Meng等观察到，感染COVID-19的癌症患者的死亡率高于没有癌症的COVID-19患者。在英国，Lee等进行了一项研究，比较了有无COVID-19的癌症患者，结果显示，癌症患者对COVID-19的易感性与肿瘤类型相关。年龄和性别是重要因素；年长的患者和血液系统恶性肿瘤患者面临的风险尤其高，并不是所有癌症患者都会受到同样的影响。 在COVID-19大流行期间，免疫疗法治疗受到许多因素的影响，包括与医疗提供者、患者和背景相关的情况。这些挑战中，使用高浓度单克隆抗体（HCmAP）为解决这些问题提供了一个有前景的途径。通过在家进行监督下的皮下注射给药，可以显著缓解治疗延迟的影响，即使在医院健康护理服务中断的情况下，也能确保治疗不间断，从而提高治疗体验和患者的依从性。罗氏最近宣布，欧洲药品给药局已发布正面意见，建议更新欧盟标签以用于HER2阳性乳腺癌的Phesgo。如果获得批准并在临床环境中安全建立，未来健康护理专业人员可以在临床外（如患者家中）进行Phesgo的给药。 高浓度单克隆抗体（HCmAP）开发的挑战与策略 从静脉注射（IV）转向皮下注射（SC），以便实现家庭注射（在家监督注射），需要使用手持设备，如预填充注射器或自动注射器，这就要求开发高浓度单克隆抗体（HCmAP）。这一需求主要是由于手持设备皮下注射的体积限制（< 3 mL）。Garidel等通过建立理论上的上限，确定了单克隆抗体（mAb）可能的最大浓度。这个估算依赖于三维结构和几何因素，考虑到分子以球形、矩形和截锥形状的排列方式。该浓度通过使用免疫球蛋白G1单克隆抗体模型进行计算，实验证据支持将限制设置为< 500 mg/mL。 一种未来可能用于高剂量生物制剂给药的创新方法最近由Elektrofi公司开发，利用非水微粒悬浮液来实现超高蛋白浓度（高达500 mg/mL）。该方法可以实现低体积皮下注射，注射时间不到20秒，注射力低于20N，并在小鼠模型中表现出与水溶性制剂的生物等效性。 另一种替代方法由Marschall等提出，他们研究了非水性载体中的蛋白粉悬浮液，使用喷雾干燥粉末，以探索其降低粘度的潜力。这种方法提供了一种可能导致粘度低于等效水溶液的替代方案，从而解决了超过200 mg/mL浓度制剂的挑战。当注射时，这些制剂表现出剪切变稀粘度（< 10 cP），最大限度地减少了注射所需的力。然而，要将这种产品推向市场，还必须克服多个障碍，包括复杂的生产工艺和FDA对作为生物制剂新载体的批准要求。 为了降低粘度，通常建议在药物开发的后期阶段添加不同的赋形剂。然而，找到有效的赋形剂策略以应对高浓度单克隆抗体产品并非总是可行的。目前，新兴方法补充了赋形剂策略，并在药物发现的早期阶段得到实施。这些方法采用计算技术来识别聚集倾向较低且具有更大胶体稳定性的抗体变体。分子设计也起着关键作用，通过对氨基酸序列的修改，优化单克隆抗体特性并减少聚集倾向。通过结合早期分子工程与赋形剂的使用，未来的努力可能使得免疫疗法用的HCmAP生产成为可能，并推动家庭注射（在家监督注射）的实施。 可持续和具有成本效益的解决方案：HCmAP与SC给药 健康护理的可持续性目标是减少浪费、碳排放和环境影响，最终旨在提高药品的质量、安全性和价值。英国的卫生服务每年产生约5%的全国二氧化碳排放量，其中大部分来自供应链，特别是药品和设备。类似地，美国的医疗行业对六种“空气污染物”（这些污染物被环境保护局列为需要控制以达到空气质量标准）贡献了9%，分别是臭氧、颗粒物、一氧化碳、铅、二氧化硫、二氧化氮，还占全国温室气体排放量的9-10%。 通过分析通过开发HCmAP和创新给药技术促进从IV到SC的过渡，我们发现了许多报告的优势。这些好处不仅适用于慢性疾病，还包括癌症治疗，表明未来药品产品在可持续性方面的潜在改善（见图6）。 图6. IV到SC给药过渡的多维度好处 SC给药HCmAP还具有经济上的优势。直接和间接成本的降低已有文献记录。直接成本包括药物给药所产生的费用，如给药费用、卫生保健工作人员的薪酬和供应商费用。间接成本涉及到患者生产力降低以及需要更多健康护理服务的因素，如可能在住院期间或通过公共交通感染COVID-19的风险。药物浪费带来的成本也代表了巨大的财务负担。 Anderson等发布了评估SC与IV给药已批准的癌症治疗经济后果的证据。大多数集中于经济结果的研究偏向于SC给药。报告称，准备、给药和给药后护理所需时间的显著减少对成本有重要影响。McCloskey等报告称，SC给药的直接成本大约比IV给药少1-6%。 减少环境中药品的存在最有效的方法是减少未使用药物的数量。Ponzetti等分析了意大利SC与IV给药利妥昔单抗和曲妥珠单抗的比较影响。他们发现，由于SC治疗的固定剂量形式，药物浪费有潜力减少。具体而言，对于曲妥珠单抗，IV给药完成治疗的总年浪费量为7376 mg，而SC给药则为0 mg。药物浪费影响患者和卫生保健系统的成本，同时也对环境产生影响。 除了这些好处，SC给药还可以减少环境影响，因为IV给药所需的供应商和设备在SC给药中不再是必需的。Ponzetti等观察到，由医疗工作人员提供的材料减少了54%。IV设备，如液袋和外周及中心静脉导管，通常含有聚氯乙烯，并且会被放入红袋中进行焚烧。聚氯乙烯的燃烧会生成二恶英，这是一种致癌物和生物积累物。 转向SC给药还可以通过减少药物产品冷藏所需的空间来产生成本和环境影响，从而减少电力消耗。单克隆抗体药物的存储是能耗密集型的，因为它们通常需要存储在2-8°C的温度下。例如，IV给药的达拉图单抗有两个瓶子，分别为100 mg/5 mL和400 mg/20 mL。体重为70 kg的患者需要2.8瓶400 mg/20 mL剂量。而为SC给药制定的达拉图单抗制剂，含有1800 mg的达拉图单抗和30,000 U的透明质酸酶，体积为15 mL。按推荐固定剂量1800 mg，每个患者只需要一瓶。在1年的治疗期间，IV给药需要的瓶数明显多于SC给药。增加SC给药的采用将显著减少存储和运输所需的体积，因此也代表了朝着建立更可持续的供应链迈出的重要一步。 SC给药还可以促进社会公平。SC给药的时间效率是IV的四倍，允许患者在肿瘤科日间护理中花费更少的时间，从而减少护士在每个患者身上花费的时间，并扩大为更多患者提供服务的机会。 结论 COVID-19疫情进一步揭示了癌症治疗给药中创新策略的重要性，这些策略能够提供更多便捷的患者替代方案。皮下注射免疫疗法相比静脉注射具有许多优势，最显著的是如果能够实现居家给药，患者的依从性和满意度将大大提高。对于癌症药物，这需要临床监督和/或上门服务，从而促进无法亲自就医的患者的治疗。然而，在许多情况下，这一转变需要开发高浓度单克隆抗体（HCmAP），因为皮下注射的注射体积有限。HCmAP剂量的生产过程面临挑战，主要来自于制剂的粘度增加和物理不稳定性，而使用特定的赋形剂可以缓解这一问题。为此常用的赋形剂包括盐类（如氯化钠）和氨基酸（如精氨酸）。然而，在保持满意的蛋白质稳定性的同时，粘度的降低是有限的。 转向皮下注射癌症治疗还提供了一种具有成本效益的方法，主要通过减少准备和给药时间。皮下注射不仅能减少药物浪费和温室气体排放，而且由于患者减少了住院次数，也有助于改善环境。社会效益包括提升患者的便利性和生活质量。最后，生物制药制剂的皮下注射能够使医疗设施容纳更多的患者，从而促进更公平的医疗服务获取。 原文：L.R.R.Mijangos, S.E.Harding, N.J.Darton, Developing high-concentration monoclonal antibody formulations for subcutaneous administration to improve patient treatment. Biophysical Reviews, 2025.

2017年罗氏利妥昔单抗皮下注射剂获FDA批准上市，成为了首款获批上市的用于治疗恶性肿瘤的皮下注射抗体药物。2021年，康宁杰瑞皮下给药的恩沃利单抗获批上市，用于晚期实体瘤成人患者治疗。2025年，第一三共注册了皮下注射的DS-8201治疗转移性实体瘤的一期临床试验。 项目推荐 重组人透明质酸酶PH20 (rHuPH20) 是一种高度纯化的重组人PH20酶，其氨基酸序列为人类而非动物来源，从而最大限度地降低了动物制剂相关的致敏风险。皮下透明质酸的降解使得单次输注剂量可达 600 mL，从而能够增加皮下给药治疗药物的分散和吸收。 本项目在天然序列的基础上完善了糖型调控，开发了标准的生产工艺。相关技术指标达到同行标准，并且在药典法酶活、不同缓冲体系下的中性酶活、以及产物的氨基酸序列完整性等方面具有一定的优势。 本项目rHuPH20展现了卓越的序列完整性。质谱对比显示，其主峰纯净， 无其他厂商产品中出现的降解或截断现象（C末端-IFY和-FY）； 优化工艺获得的rHuPH20唾液酸化程度较竞品低7.9%、 半乳糖化程度低5.0%； 产品在制剂处方在4℃、 -20 ℃ 、 -80 ℃都能稳定保存，展现了较好的稳定性； 通过糖型调控技术和酶活抗干扰筛选方法的协同创新，筛选出同时具备高表达量、优质糖型以及强抗干扰能力rHuPH20的优质细胞株，并配套开发了适配的高效上下游生产工艺。 皮下注射 传统抗体药物主要通过静脉注射 (IV) 给药，这一方式虽然能够实现药物的快速起效，但存在诸多局限性。静脉注射通常需要 30-60 分钟完成给药，患者需要前往医疗机构接受治疗，增加了就医负担和感染风险。更为重要的是，静脉注射可能导致严重的输注反应，如过敏、低血压、支气管痉挛等，这些不良反应的发生率在某些抗体药物中高达 40% 以上。 皮下注射（SC）在多种治疗领域中应用广泛，在糖尿病领域，胰岛素皮下注射已应用超过50年。在抗体药领域作为一种替代给药方式，正经历着从 "辅助选择" 到 "主流趋势" 的根本性转变。皮下注射的优势在于能够显著改善患者体验，给药时间从数小时缩短至 5-10 分钟，患者可以在医生指导下进行自我给药，大大提高了治疗的便利性和依从性。 以曲妥珠抗单抗为例，乳腺癌患者接受传统静脉输注剂型需要每3周到医院治疗1次，每次给药30~90分钟，而其皮下注射剂只需2~5分钟就可以完成治疗。用于治疗血液瘤和自免疾病的CD20抗体利妥昔单抗静脉注射的输注时间长达2.5小时，而其皮下注射剂仅需5分钟就能完成给药。 皮下注射抗体部分统计 另外皮下注射吸收缓慢，血药浓度峰值较低，可降低与输注相关的全身性不良反应（如细胞因子释放综合征、过敏样反应）的发生率和严重程度。最常见的不良反应是注射部位反应（如红肿、疼痛、瘙痒），这些反应通常是轻度、短暂的，易于管理。另外皮下注射能提供更持久、更平稳的血药浓度，减少峰谷波动，可能对维持疗效有积极意义。 从数据上看，自2014年以来，随着FDA批准抗体药物数量的增加，抗体药皮下制剂的数量也显著增加。截至2024年，FDA批准上市抗体药的给药方式中，皮下注射（SC）是静脉注射（IV）后第二大给药方式，占比超30%（27款）。在FDA批准的超过34种高浓度抗体药物中，皮下注射剂型占比最多（约占76%）。随着抗体药物研发的成熟，部分成熟的治疗药物正从“疗效”开始兼顾“简单”治疗。有皮下注射版本的药物相对同样的静脉注射项目其销售开始超越静脉注射成为患者的主流选择。 参考DARZALEX的皮下注射版（SC），其占总销售（SC+静脉注射IV）的比例从2020年Q4的 45% 飙升至2024年的 94% ，2023年已达 90% ，皮下注射已成为该药物的主流给药方式。IV剂型：年销售额不足20亿美元，SC剂型上市后第一季度销售额突破25亿美元。 拉开了使用透明质酸酶皮下注射(SC)形式“黄金标准”的序幕。 Phesgo的皮下注射转换率从2020年的0%持续提升至2024年上半年（H1） 的 41% ，反映皮下注射版本在全球范围内的接受度逐年递增。 皮下制剂 通常皮下给药最大注射量约为1-2 mL，超过2毫升的剂量会导致组织变形和疼痛。同时由于SC的生物利用度小于静脉（IV）给药，要想达到和静脉注射制剂相同的疗效，抗体药物皮下注射往往需要更大的给药量。但受限于单次皮下注射量，常规采用多次注射的方式，但多次皮下注射的替代方案相应的更加耗时，对患者和医疗保健提供者来说都不方便，对患者来说可能更加痛苦，并且会降低不同给药时治疗血清水平的可重复性。 因此皮下注射大多需要制备高浓度的蛋白制剂，而高浓度蛋白溶液则往往会带来稳定性差、高粘度、蛋白溶解度、蛋白降解和聚集等问题。对于部分制备高浓度制剂比较困难的药物还可以通过扩大给药量的方式，例如使用重组人透明质酸酶制备复合制剂，来增加组织渗透和吸收，增大单次注射量，并适配更多类型的抗体药物的皮下制剂开发。 采用rHuPH20的部分皮下制剂 透明质酸与透明质酸酶 透明质酸（HA）是由N-乙酰葡糖胺和D-葡萄糖醛酸组成的双糖单位糖胺聚糖，存在于脊椎动物的大多数组织和体液中，在结缔组织的细胞外基质中含量最多。在皮肤组织中，HA填充了胶原基质内的间质空间，并作为一个物理屏障，阻止大量液体在皮下空间流动，具有较高的液体排除容积。透明质酸会随着正常的生理功能被分解和补充，半衰期为15-20小时。在常规皮下注射给药时限制了大容量SC给药、分散和吸收，因此可以暂时破坏其结构以优化皮下药物递送。 透明质酸酶（rHuPH20）是一种能够降解透明质酸的酶，通过降解透明质酸来降低细胞间质的粘性和阻力，促进药物的快速扩散和吸收，突破在皮下2 mL给药量的限制，显著增加皮下给药的最大注射量（如10-15 mL）。这不仅使得抗体相关药物可以通过皮下注射的方式快速进入体内，大大缩短给药时间，同时还可降低给药频率。 rHuPH20作用机理 利妥昔单抗皮下注射液（不含rHuPH20，左图；含rHuPH20，右图） 在人微血管内皮细胞培养中，rHuPH20不会引起炎症反应。动物研究表明，重复给药后未出现局部不良反应或心电图、血流动力学、临床或解剖学改变。此外，rHuPH20诱导的细胞外基质变化是局部的、可逆的和短暂的。酶解产生的透明质酸片段会被组织中的其他酶进一步代谢，同时机体也会合成新的透明质酸来修复被降解的部分，通常在24-48小时即可在皮肤下恢复。 使用透明质酸酶的皮下给药也能够实现与静脉给药相当的药物暴露水平。在纳武利尤单抗的 CheckMate-67T 研究中，皮下给药组的药代动力学参数不仅达到了非劣效性标准，在某些指标上甚至表现出更好的稳定性。 阿替利珠单抗的 IMscin001 研究提供了更详细的药代动力学数据。皮下制剂 (1875mg) 的首周期血药浓度达到 89mg/mL，而静脉制剂 (1200mg) 为 85mg/mL，显示出良好的暴露水平。这种剂量差异的设计是为了补偿皮下给药可能存在的生物利用度差异，确保两种给药方式能够达到相似的治疗效果。 临床参考 皮下利妥昔单抗 利妥昔单抗为罗氏与渤健合作开发的一款 CD 20 单克隆抗体，其静脉注射剂型于 1997 年 11 月在美国获批上市，商品名为 MabThera，用于治疗弥漫性大 B 细胞淋巴瘤（DLBCL）。该剂型于 2000 年在中国获批上市。利妥昔单抗「皮下注射液」是罗氏利用 Halozyme Therapeutics 的 Enhanze 技术开发的一款剂型创新产品，于 2014 年 3 月在欧盟首次获批上市，商品名为 MabThera sc。 除了 MabThera sc 以外，罗氏还利用 Enhanze 技术（Halozyme 基于重组人透明质酸酶 PH 20（rHuPH 20）开发的药物递送技术平台）开发了曲妥珠单抗和帕妥珠单抗/曲妥珠单抗复方的皮下注射制剂，前者（Herceptin SC）于 2013 年 9 月在欧盟首次上市，后者（Phesgo）于 2020 年 6 月在美国首次上市。 滤泡性淋巴瘤（FL）的III期研究 —— SABRINA研究 设计：初治FL患者，接受R-CHOP方案（利妥昔单抗+化疗）诱导治疗。患者被随机分到皮下注射组（固定剂量1400mg）或静脉输注组（按体表面积375 mg/m²）。达到缓解的患者继续接受相同方案的利妥昔单抗维持治疗。 CR率：皮下组为 45.7%，静脉组为 48.6%。统计学证实皮下注射 非劣效于 静脉输注。 客观缓解率（ORR）：两组相似（皮下 81.3% vs. 静脉 84.6%）。 药代动力学：皮下组的血清谷浓度在整个诱导和维持治疗期间均不低于静脉组，为疗效等效提供了药学基础。 长期随访（PFS）：两组的无进展生存期曲线高度重叠，长期疗效无差异。 弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）的III期研究 —— MabEase研究 设计：初治DLBCL患者，接受R-CHOP方案。 主要终点：治疗结束时的总缓解率（ORR），皮下组与静脉组无显著差异。 长期生存：两组的2年无进展生存率（PFS） 和总生存率（OS） 均无统计学差异，再次证实了在侵袭性淋巴瘤中的疗效等效性。 皮下与静脉剂型的总体不良事件发生率、严重不良事件发生率和3-5级不良事件发生率均相似。差异主要体现在给药途径相关反应上。 相似的安全性问题（与药物作用机制相关） 血液学毒性：如中性粒细胞减少、血小板减少、贫血的发生率相似（主要由联合的化疗引起）。 感染：两组发生率无显著差异。 心脏事件、乙型肝炎再激活等已知风险的发生率相近。 不同的安全性特征 静脉输注组更常见： 输注相关反应：尤其是在首次输注时。这是利妥昔单抗静脉给药最典型的不良反应，包括发热、寒战、恶心、呼吸困难等。静脉组的发生率显著高于皮下组。 皮下注射组更常见： 注射部位反应：这是皮下给药最主要的不良反应，包括疼痛、红斑、硬结、瘙痒。 发生特点：绝大多数为轻度至中度（1-2级），持续时间短（通常数分钟至数天），随着治疗次数增加，发生率会下降。严重反应罕见。 全身性给药相关反应：尽管总发生率低于静脉组，但皮下给药后也可能发生轻至中度的全身性反应（如疲劳、皮疹、咽喉刺激等），通常可控。 皮下曲妥珠单抗 皮下曲妥珠单抗最早于2013年获欧盟获批上市，2019年获美国FDA批准，2022年获中国NMPA批准。 HannaH研究（III期） 设计：新辅助（术前）治疗+辅助（术后）治疗。患者被随机分为两组：一组接受固定剂量（600mg）皮下注射，另一组接受按体重（8mg/kg负荷量→6mg/kg维持）静脉输注。两组均联合化疗。 主要终点：病理完全缓解率（pCR）。 结果： pCR率：皮下组为 45.4%，静脉组为 40.7%。 统计学结论：皮下注射的疗效非劣效于静脉输注。 长期随访（5年无病生存期DFS和总生存期OS）：两组无显著差异，进一步证实了长期疗效的等效性。 PrefHer研究（患者偏好研究）及后续分析 设计：主要评估患者偏好。患者在辅助治疗阶段交叉接受皮下和静脉注射，然后表达偏好。 疗效结果：两组的3年无病生存率（DFS） 高度相似（皮下 vs. 静脉：90.3% vs. 88.8%），再次支持疗效等效。 行业进展 Halozyme Therapeutics 在透明质酸酶市场中占据绝对主导地位，这种优势地位建立在其强大的技术平台和广泛的合作伙伴网络之上。公司的 Enhanze 技术平台已经成功应用于 7 种单克隆抗体的皮下制剂开发，包括罗氏的 Tecentriq、强生的 Darzalex Faspro、罗氏的 Phesgo 等重磅产品。 Halozyme 的商业模式独具特色，公司本身并不直接生产和销售最终的药物产品，而是通过向制药企业授权 Enhanze 技术来获取收入。这种轻资产模式使得公司能够专注于技术创新，同时通过与多家大型制药企业的合作实现风险分散。目前，Halozyme 已经与罗氏、辉瑞、强生、艾伯维、礼来、阿斯利康、BMS、Alexion 和 Argenx 等全球领先制药企业建立了合作关系。 财务表现方面，Halozyme 展现出强劲的增长势头。2024 年第四季度，公司收入达到 2.98 亿美元，相比 2023 年同期的 2.30 亿美元增长了 29.6%。公司预计 2025 年的特许权使用费收入将继续增长，并预测到 2027 年总特许权使用费收入将达到 10 亿美元。目前Halozyme最主要的问题就是其专利到期问题，公司的核心 Enhanze 专利将于 2027 年在美国到期，2029 年在欧洲到期。 总结 从临床证据看，已上市的含透明质酸酶皮下制剂在多个治疗领域都显示出与静脉制剂相当的疗效，同时在安全性和患者体验方面有显著改善。特别是在降低输注反应、提高治疗依从性、改善生活质量等方面，皮下给药展现出独特优势。患者偏好研究显示，超过 90% 的患者更愿意选择皮下给药。单看利妥昔单抗和曲妥珠单抗的患者用药偏好性调查结果显示，超75%的患者在静注给药和皮下给药中选择了皮下给药的方式，理由均为更短的给药时间。 从市场规模来看，该领域的增长前景十分乐观。根据多家机构的预测，全球透明质酸酶市场将在未来 5-7 年内保持 10% 以上的年复合增长率。特别是在肿瘤免疫治疗和 ADC 药物领域，随着更多产品的获批上市，市场需求将呈现爆发式增长。中国市场的增长潜力尤为突出，预计将成为全球增长最快的市场之一。根据市场预测，中国透明质酸酶市场规模将从 2025 年的 78.6 亿元人民币增长到 2030 年的 145.3 亿元，年复合增长率达到 13.1%。 同时，在已上市注射剂的基础上，进一步开发皮下给药剂型也可以帮助企业通过对新剂型专利的保护进一步延长药物的生命周期。 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