Infliximab-ABDA

元旦/春节[知识福利]—VIP学习资源请加入“艺药荟”知识星球 经典阅读： 摘要 生物药物是活细胞通过多步骤制造过程产生的高度复杂分子。这些分子的关键特性，即关键质量属性(CQA)，可能因细胞环境或制造过程中发生的翻译后修饰而有所不同。必须对原创药物分子的每个CQA的变化程度进行表征，生物类似药开发者要尽可能系统地紧密匹配这些变化，以确保生物相似性。紧密匹配原创药物的特征图谱是生物相似性研究的基础，因为旨在在分子水平测量差异的分析工具比临床试验中医生可用的工具更加灵敏和特异。因此，与原创生物制剂的开发相比，生物类似药的开发更注重临床前属性。由于CQA的变化可能发生在制造过程的不同阶段，即使对过程进行微小修改也可能使生物类似药属性超出相似点，从而影响临床有效性和安全性。制造商提供一致生产和质量控制的能力将极大地影响生物类似药的接受度。为此，防止随时间偏离所需规格并避免产品短缺带来的各种影响将增强生物类似药在日常实践中的整合。由于大多数开处方者不熟悉这种新药开发模式，因此需要开展教育项目，以便开处方者在将生物类似药与原创产品比较时，将其视为完全等效、有效和安全的药物。 【NO.1】引言 生物疗法(生物制剂)已经改变了癌症以及几种免疫介导的炎症性疾病的治疗方法，包括炎性风湿性疾病和炎症性肠病。先进的生物制剂，如糖基化单克隆抗体和融合蛋白，因其高效能、能够高特异性地结合多种分子靶点以及稳定性，已成为开发治疗候选药物的热门靶点。然而，与小分子药物不同，小分子药物是一维的且化学结构明确的分子实体，生物制剂的尺寸要大得多，结构复杂性更高，包括一级、二级、三级以及可能的四级结构。它们的生物活性明显由其结构以及用于生产它们的基于细胞的制造过程所决定。 生物制剂的复杂性可以通过定义它们的物理、化学、生物或微生物特性来最好地描述。这些特性被称为生物制剂的质量属性，每种产品可能有几十种。然而，在产品的几个质量属性中，只有一部分对产品的疗效或安全性有直接影响，这些被称为关键质量属性(CQA)。表1展示了可影响临床活性的单克隆抗体的CQA示例。在制造过程中，必须对CQA进行常规监测并控制在指定的限度或范围内，以确保实现所需的产品质量。这种生物复杂性使得生物制剂更难表征、生产和复制。 生物类似药是一种生物制药，已证明其关键质量属性(CQAs)、生物学功能、临床疗效和安全性与已获许可的生物参照产品相似。重要的是，生物类似药不应被视为参照生物药的通用版本，因为它们并不完全相同。实际上，这种复杂程度的分子，无论是生物类似药制造商还是原创产品制造商，都无法完全复制。然而，尽管生物药的所有属性不可能都被精确复制，但生物类似药的研发过程必须聚焦于那些最重要的质量属性；即那些可能具有临床相关影响的属性(即关键质量属性)。尽可能紧密地匹配原创产品的关键质量属性是稳健的生物类似药生产工艺开发的主要重点。在确立临床疗效和安全性的等效性之前，必须首先在广泛的分析可比性研究中证明生物相似性，系统地评估生物类似产品和原创产品在数十种物理化学、生物学和药理学关键质量属性方面的质量和相似性。 鉴于工艺决定产品，任何打算使用生物类似药的人了解生物类似药的工艺开发过程以及稳健的生产工艺如何能产生具有一致产品质量的高度相似的生物类似药分子非常重要。在此，我们简要概述生物类似药开发、生产放大、制造和质量控制背后的复杂过程，并强调这些过程对确保分子的临床相关属性在生产过程的不同步骤以及产品生命周期中得以维持的直接影响。确立生物相似性所需的全部证据及相关过程在本增刊的其他地方详细阐述，并在此处进行描述性总结及相关细微差别说明。 【NO.2】生物制品本质上具有变异性 生物药固有的变异性使其无法被精确复制。它们的异质性受到用于表达它们的细胞内生物过程以及用于生产它们的制造过程的影响(见图1)。重组蛋白由活细胞产生，活细胞可根据其生长环境改变蛋白质结构。通过几个酶促过程，每个细胞表达系统都会进行独特的翻译后修饰(PTMs；针对单克隆抗体见图2)，这些修饰在细胞系之间、源自同一亲本细胞系的不同克隆之间甚至同一细胞产生的单个蛋白质之间(异构体微异质性)可能会有所不同。 由翻译后修饰导致的生化变异性是所有生物疗法所固有的，可能包括糖基化、磷酸化、脱酰胺化、甲基化和乙酰化。例如，一个典型的单克隆抗体仅基于潜在的翻译后修饰就可能有数百种分子变体(图2)。几种翻译后修饰，如糖基化，可直接影响治疗性蛋白质的临床特性，可能影响其生物活性(效力)、药代动力学(PK)、药效动力学(PD)或免疫原性。糖基化可被认为是最复杂的翻译后修饰，其对临床相关影响的可能性以及基于工艺条件变化的敏感性使其极难控制。例如，岩藻糖基化和甘露糖基化程度可对单克隆抗体的效应器功能产生重大影响[即FcRIIIa受体结合和抗体依赖性细胞毒性(ADCC)]，这在触发自然杀伤细胞杀死治疗性抗体结合的疾病细胞中起关键作用。同样，末端甘露糖或唾液酸的程度可显著改变抗体或融合蛋白的循环药代动力学半衰期，并且存在α- 半乳糖表位或N- 糖基化神经氨酸唾液酸可引发免疫反应。 重要的是，翻译后修饰(PTMs)可能源于自然发生的过程，也可能由用于生产生物药物的制造过程引入。例如，如果生物反应器中的温度或最终制剂的pH控制不当，可能会诱导蛋白质聚集，这可能与生物疗法的免疫原性有关。由于在证据的类型、数量和质量以及免疫原性测定的实验设计指导或生物药物免疫原性比较标准方面没有统一的标准，这种工艺变化影响化合物免疫原性的可能性引发了一些相关的临床担忧。此外，检测免疫原性反应的测定方法的灵敏度和特异性可能仍不足以预测罕见的免疫原性病例。除了糖基化和聚集外，先进的生物制品还可能有数十种其他关键质量属性(CQAs)，这些属性被定义为应在适当的限度、范围或分布内以确保所需产品质量的物理、化学或生物学特性(即确保足够疗效和安全性的CQAs范围)。由于这些属性不仅受细胞介导的翻译后修饰影响，还受制造过程影响，了解制造过程的细胞培养、纯化、储存和其他阶段如何导致进一步修饰并改变最终产品中与产品相关物种的分布非常重要。在细胞培养阶段，诸如温度、pH等单个参数以及 表1 单克隆抗体的典型关键质量属性，其中Fc功能很重要(例如英夫利昔单抗) 图1 生物制品生产工艺以及影响生物制品最终特性的生产步骤 图2 单克隆抗体潜在变体细胞培养基的葡萄糖浓度、细胞培养持续时间甚至所使用的反应器类型，都有可能改变蛋白质的关键质量属性(CQAs)。纯化阶段的不同步骤也会改变生物分子的氧化、脱酰胺、片段化和聚集。由于生产过程的每个步骤都有多个可改变产品质量的工艺参数，生物制品的生产过程极具挑战性，批次间的差异是常态。例如，最近一项研究发现，几批常见的原研生物疗法药物，如英夫利昔单抗、曲妥珠单抗和贝伐单抗，其糖基化水平存在显著差异；这种现象在生物类似药中也可能出现。因此，在开发生物类似药时，必须充分了解与参比产品相关的变异性，并且必须仔细控制生物类似药的生产过程，因为即使是微小的工艺改变也可能对生物类似药的质量及其与参比产品的可比性产生潜在的不可挽回的影响。 展示了一幅IgG抗体示意图，其中一些由翻译后修饰导致的潜在结构变异用符号表示。每个符号在图例中都有对应的变异列表说明。每个半抗体中的变异位点数量 每个位点的可能变异数量在括号中列出。并非所有可能的变体都有描述。例如，糖基化中的岩藻糖基化变体未计算在内。如果假设这些变体是独立的并且考虑组合情况，每个半抗体有2×6×4×4×5×5×2=9600 种可能状态。如果假设抗体的两半是独立的，那么有96002≈108种可能状态。转载自Kozlowski S, Swann P.单克隆抗体生产与开发中的当前及未来问题。 工艺变异导致的生物制品质量变化可能是无意的或有意的。无意的工艺变异可能由于不受控制的变量的影响而发生，并且可能导致质量属性随时间逐渐变化或突然转变，这一过程称为生产漂移。变化的来源可能不太清楚，可能是制造商无法控制的外部变化的意外结果，例如原材料的变异性。对工艺缺乏控制或理解可能导致产品无法使用。如果生物类似药不符合放行或相似性标准，就有可能导致供应中断或药品召回；如果多个批次受到影响，药品短缺的可能性就会增加。除了正常的批次间变异性和漂移之外，产品质量的额外变化可能是生物药品制造商对生产工艺进行有意改变的结果，范围从生产地点的变化到供应商或细胞培养基的变化。此外，有时会对生产工艺进行改变以引入可以提高生产率的新技术。从最初获批至今，在欧盟市场上大多数(如果不是全部)获批的抗风湿生物制品中都观察到了这种类型的生产演变，有些已经有超过50次获批的变更。在某些情况下，这些变更改变了分子的质量，但大多数获批后的生产变更被认为是非关键的，因为它们不太可能影响产品的关键质量属性。 【NO.3】以临床前分析可比性为基础 新生物制品的研发强调临床试验的作用，因为研发过程的目标是从头证明候选药物的风险效益概况。然而，在生物类似药的研发中情况则相反，因为制造商的目标是通过证明生物类似药的物理化学和生物学关键质量属性(CQAs)与原研产品的这些属性紧密匹配，来证明生物类似药与参比产品高度相似，从而能够利用原研产品制造商先前已确立的风险效益概况。欧洲药品管理局(EMA)指出，应使用尽可能好的方法来确立生物类似药与原研产品之间的相似性。与依靠分析可比性研究来证明同一原研产品的两个版本在生产工艺变更后具有高度可比性的方式非常相似，EMA得出结论认为，相似性最好在分析层面得到证明。这是因为，基于其高分辨率潜力以及定量评估单个分子属性的能力，分析方法在检测分子水平上即使很小的差异方面比临床试验更为灵敏。在过去几年中，准确描绘关键质量属性并证明生物类似药与参比生物制品具有可比性所需的物理化学和生物学分析工具(图3)有了极大改进。与第一代生物制品开发者所能使用的工具相比，这些工具具有更高的灵敏度、分辨率和通量。例如，在过去三十年中，质谱的分辨率潜力提高了超过100万倍，这意味着我们现在能够在万亿分之一的水平上对分子差异进行定量。因此，临床前阶段，包括分析可比性研究，是投入精力最多的地方，因为这是解决和减少两个分子相似性方面大多数不确定性的阶段(图4)。 【NO.4】原研产品指纹图谱:生物类似药研发的框架 证明相似性首先从构建模块或分子属性层面开始。鉴于先进的生物制品可能有许多关键质量属性，且原研生物制品由于翻译后修饰(PTMs)或生产工艺而具有高度的固有变异性，生物类似药的研发必须首先尽可能全面地表征原研产品的质量属性，并确定每个被视为关键的属性(即关键质量属性)的变异范围。分析表征通常包括对物理化学属性(可包括一级和高级结构、纯度和糖基化)和功能属性的评估[功能属性有助于阐明分子的作用机制(MOA)和预期的生物学活性]。生物学测定通过确定生物类似药与参比生物制品之间观察到的结构差异对产品疗效或安全性的潜在影响，对结构分析起到补充作用。就目前的科学水平而言，这些体外试验对检测密切相关分子之间的差异特别灵敏。综合起来，所有表征的属性及其相应范围构成了原研产品的指纹图谱，它提供了生物类似药研发所依据的框架或相似性目标。生物类似药工艺开发的目标就是一次匹配一个属性的这个指纹图谱，确保对生物类似药进行逆向工程以达到相似的规格。 图3 生物类似药研发过程中生物类似药与原研产品属性(指纹图谱)的可比性 图4 参比(原研)产品和生物类似药的研发过程比较 定义原创生物制品的指纹图谱是一项广泛的工作，这涉及到前期开发高度灵敏的先进分析方法，以便系统地测量参比产品的相关关键质量属性(CQA)和非关键质量属性。为了建立一个代表原创生物制品预期变异性的范围，需要获取并测试多个批次的原创生物制品；在开发过程中分析的批次越多，生物类似药开发者在确定每个属性的相似性限度时就会越有信心。例如，在开发与依那西普类似的生物类似药SB4时，该公司开发了61种先进的分析方法，并在生物类似药开发过程中测试了30批欧盟市场上销售的原创产品和30多批美国市场上销售的原创产品。同样，在开发与英夫利昔单抗类似的生物类似药SB2时，使用60多种结构、物理化学和生物学分析方法，将SB2的可能质量属性与80多个批次的欧盟和美国市场上销售的原创产品进行了比较。表2展示了这些分析中的一部分结果，这些结果证明了SB2与其原创产品之间的相似性。 【NO.5】工艺开发:生物类似药面临的更严峻挑战 尽管先进生物制品的复杂性使得对其进行工程化极具挑战性，但逆向工程一种先进生物制品以匹配原创指纹图谱可能更具挑战性。这是因为原创生物制品的开发遵循一系列线性步骤，平均耗时5-8年。重要的是，在原创工艺开发过程中的目标是高产生产足够的产品，同时确保将与工艺相关的杂质去除到安全水平，而不一定是确保原创分子在所有关键属性上都符合一个受限的目标范围。为实现这一目标，制造商首先开发一个初步的生产工艺，该工艺会产生一个产品的初始版本，这个版本尚未得到充分表征或深入评估，但适用于早期非临床动物研究或首次人体试验。新分子实体的关键质量属性尚未完全确定，而且在那个阶段通常也没有被完全理解，就像英夫利昔单抗的情况一样，直到最近生物类似药开发者的工作才对其在治疗炎症性肠病中的作用机制有了深入了解。因此，尚未通过所有所需的分析测试阐明分子结构与分子的生物学或临床功能之间的关系。只有在初始临床试验之后，原创者才会全面开发必要的分析测试来表征产品，并最终确定原创产品的生产工艺和产品质量概况。在这种情况下，原创者的指纹图谱是最终结果，由原创产品的制造商控制和定义。 生物类似药生产工艺的开发要复杂得多，因为开发者在开发初期就面临几个限制因素。首先，开发工作必须从为数十个质量属性定义原创指纹图谱开始，以便为生物类似药的潜在变异性设定限度。其次，由于生物类似药开发者不知道原创分子的生产工艺，必须设计一个新的工艺，以确保生物类似药尽可能紧密地匹配原创指纹图谱。这个迭代过程需要不断调整细胞培养和纯化工艺条件，同时在开发过程中筛选数百种新的细胞系，直到生物类似药的指纹图谱被引导到相似性范围内，一次针对一个质量属性。只有在分子得到充分表征、工艺得到明确界定且两种分子的相似性得到确认之后，生物类似药候选产品才能进入确证性临床试验。分析表征和工艺开发的这种前期加载确保了几乎没有残留的不确定性，因为使用现有的最灵敏分析方法已证明分子在分子水平上高度相似，所以这些分子将具有相似的临床疗效和安全性。 一旦生物类似药候选产品被证明符合相似性标准，分析可比性工作并不会结束。相反，相似性评估是一项持续的工作，要求在产品的整个生命周期内对生物类似药候选产品进行评估，从工艺开发开始，经过放大生产和工艺验证，以及在引入任何生产工艺变更之后。这种持续的分析可比性将产品在临床上有意义地偏离已批准分子指纹图谱的风险降至最低。 未完，请阅读下一篇…… 关注“艺药荟”知识星球，下载课程PPT和学习资源。 邀您加入“艺药荟社群”交流学习! 备注：姓名+单位+方向 版权说明：本文欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权或其他合作需求，请联系梓树ZiShu（微信：Z07302256）。 免责声明：本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表“艺药荟”立场，亦不代表“艺药荟”支持或反对文中观点。本文不作为治疗方案推荐。如需治疗指导，请前往正规医院就诊。