國內外吸入劑BE研究要點分析
發布時間：
2023-06-07 16:35
生物等效性（bioequivalence，BE）研究在創新藥物研發、藥品上市后評價以及仿制藥一致性評價中具有重要作用。
吸入給藥是防治哮喘、慢性阻塞性肺疾病等呼吸道疾病的首要選擇給藥方式，但由于吸入劑的劑型、裝置及作用方式較普通制劑具有特別之處，吸入劑仿制產品的生物等效性研究一般難度較大。
本文主要對比介紹美國FDA、歐洲EMA以及加拿大衛生局（Health Canada，HC）關于吸入制劑（包括經口吸入制劑及鼻噴劑）生物等效性研究的評價方法以及CDE發布的《經口吸入制劑仿制藥藥學和人體生物等效性研究指導原則》征求意見稿，并結合具體實例進行要點難點淺析，并簡要介紹澳大利亞醫療用品管理局（Therapeutic Goods Administration，TGA）的生物等效性評價方法，以期為國內相關吸入制劑生物等效性研究及政策法規的發展提供科學參考。
美國FDA評價方法
FDA建議使用證據權重法進行吸入制劑產品（inhaled drug products，IDP）的BE研究。
這種方法在適當的體外研究、藥動學（PK）研究和藥效學（PD，或臨床療效）研究所得所有數據的基礎上判斷給藥的等效性。在確保等效性以及患者對替換藥物的依從性同時，也考慮處方和給藥裝置的相似性，見圖1。
要得出兩制劑生物等效的結論，必須同時滿足處方及給藥裝置相似、體外測試等效、系統暴露量PK研究等效以及PD和臨床研究等效4個要點，否則生物等效不成立。
歐洲EMA評價方法
EMA指南使用逐步評估的方法進行吸入劑的生物等效性評價。該方法將體外研究作為第一步，若體外研究結果符合特定等效標準則可直接判定兩制劑生物等效；若體外研究結果不滿足生物等效標準，則需要進行藥動學研究，包括對肺和全身生物利用度的評估。
若藥動學研究結果仍不滿足等效標準，則第三步使用藥效學和臨床終點研究證明局部生物等效性（見圖2）；若可通過藥動學研究證明生物等效性，則不需要進一步進行大規模的藥效學及臨床療效研究。
加拿大HC和澳大利亞TGA評價方法
HC雖然未在指南中明確表示所用評價方法的類型，但其采取的方法類似于FDA所用的證據權重法：要求使用體外分析及PK，PD研究的所有數據進行生物等效性判斷。
TGA在生物等效性評價的某些研究中參考了EMA及FDA發布的指南（主要參考EMA），其評價方法對于不同種類的吸入藥物有所不同，但主要采用逐步評估的方法，如定量吸入藥物的生物等效性評價，因TGA的大部分指導原則直接引用EMA發布的指南要求，故在下文不再詳細描述。
我國CDE評價方法
CDE發布的征求意見稿中亦未表明所用評價方法的類型，其方法參考國家藥品監督管理局（National Medical Products Administration，NMPA）發布的相關研究技術及統計學指導原則以及FDA和EMA發布的相關指南，通過判斷是否同時滿足藥學研究等效及人體生物等效（PK，PD及臨床研究等效）來判定兩制劑的生物等效性，類似于FDA的證據權重法。
藥學研究評價
1、參比制劑的選擇
FDA和HC建議從本國的參比制劑（reference listed drug，ＲLD）中選擇，如FDA出版的“批準用于評估生物等效性的藥品”（橙皮書），若是使用國外參比制劑需證明該參比制劑與國內參比制劑完全相同，相似的參比制劑不予接受。
EMA則提出只要是通過指定機構審核的原研藥品即可作為參比制劑。NMPA在指南中指出為保證仿制藥質量，仿制藥生物等效性試驗應盡可能選擇原研產品作為參比制劑。
2、體外生物等效性研究
由于吸入制劑的特點，體外研究所得的生物等效性證據較穩定且對于制劑之間的差異敏感，因此，體外研究對于吸入制劑生物等效性的判斷具有至關重要的作用。
在EMA指南中體外測試結果可單獨作為生物等效性判斷的依據。在其他國家，當無法進行體內藥動學或藥效學研究時，體外測試結果也可作為生物等效的一個重要附加證據。
體外研究不僅需要評估受試及參比制劑成分及裝置的相似性，還需要進行藥物遞送劑量和空氣動力學粒徑分布的比較研究。因為這些因素都會影響藥物的空氣動力學性能，從而影響藥物在肺部的沉積量，進而影響藥物的臨床療效。
例如，Singh等分別在對一種新的噻托溴銨干粉吸入劑PUＲ0200進行藥效學及安全性評估時，發現當受試制劑與參比制劑相比其細顆粒所占比重更大時，受試制劑中的有效成分在肺部沉積的比例更高，其系統暴露量更低，臨床療效及安全性更好。
Perry等還得出吸入制劑的藥動學及療效等效性可通過微粒粒徑大小來初步預測的結論。
絕大多數文獻中在進行兩制劑生物等效性判斷的體外研究時均進行成分及裝置、遞送劑量的均勻性及空氣動力學顆粒大小的研究來評估體外等效性，如Srichana等及Ammari等。
勃林格殷格翰公司在對一種包含噻托溴銨和沙美特羅的新型干粉吸入劑進行體外測試研究時，按照EMA指南進行比較研究發現，受試及參比制劑不僅藥物成分和裝置相似，而且級聯撞擊物質量和空氣動力學研究的細顆粒質量的差異均在可接受范圍內（±15%），故依次判斷兩制劑在體外等效。表1總結了國際及國內對生物等效性研究中體外測試研究的指南建議。
人體內生物等效性研究
吸入劑生物等效性的人體內研究包括PK、PD和臨床終點研究。
FDA于2019批準上市的舒利迭（Advair Diskus）的首款仿制制劑氟替卡松/沙美特羅干粉吸入劑（Wixela Inhub）就分別于健康受試者及哮喘患者體內進行PK及PD研究，PK判斷標準為濃度-時間曲線下面積（AUC）和血漿峰濃度（Cmax）2個指標受試與參比制劑的幾何均值比的90%置信區間是否在FDA指定的生物等效范圍內，PD主要指標為第1秒用力呼氣容積（FEV1）。
人體PK研究的主要目的是測定吸入藥物活性分子的全身暴露量，以監測受試制劑的安全性。例如，在前文提到的Singh等在對一種新的噻托溴銨干粉吸入劑PUR0200進行安全性評估時，發現受試制劑的系統暴露量更低，不良反應的發生率也更低，即安全性更好。
Algorta等在健康志愿者體內研究一種新型噻托溴銨單糖膠囊干粉吸入制劑的BE時也是通過測定血漿中藥物含量分析全身暴露量水平以判斷制劑的安全性是否等效。
PD和臨床終點研究則通常用于評估局部作用的臨床效果，根據主要及次要指標數據來判斷療效是否等效。例如，Horhota等在對一種新型干粉吸入劑進行藥效學研究時，采用FEV1作為主要PD指標來判斷受試及參比制劑的局部療效等效性。以下就這3種研究方法進行簡要介紹與對比。
1、人類PK-BE研究
由于FDA，HC和CDE要求最終等效性結果的判定需結合體內體外所有過程所得數據，因此對吸入制劑進行PK研究的目的僅為比較受試制劑與參比制劑的全身暴露量和安全性。
而EMA可單純通過PK研究得出等效結論，因此其PK研究等效所需達到的標準較高，且研究目的也不僅限于全身暴露及安全性研究，還包括在排除胃腸道中活性成分吸收的前提下對肺部沉積量的比較。
Omar等指出，PK研究對受試制劑和參比制劑在藥物遞送方面的微小差異十分敏感，因此適合評估生物等效性。PK生物等效性參數的90%置信區間的可接受范圍（80.00%～125.00%）反映了適當的保守范圍，以確保受試制劑和參比制劑的安全性和有效性相同。
表2是國際及國內關于人體PK研究的指南對比。
苯丙米松二丙酸酯/富馬酸福莫特羅加壓定量吸入劑、沙美特羅/丙酸氟替卡松定量吸入劑、布地奈德/福莫特羅干粉吸入劑、沙丁胺醇氣霧劑等吸入制劑均進行了體內PK研究，通過對PK參數AUC及Cmax的統計分析，判斷受試制劑及參比制劑在PK方面的等效性以支持藥物的生物等效性評價。
2、人體PD-BE及臨床終點研究
在各生物等效性研究指南中都提到了使用PD及臨床終點研究的方法，該方法應包括證明受試及參比制劑療效等效及系統安全性等效。例如，Kuna等在對苯丙米松二丙酸酯/富馬酸福莫特羅加壓定量吸入劑在30例患有哮喘的青少年體內的PD研究中，不僅檢測兩組間的血漿鉀、葡萄糖、脈搏和肺功能等PD變量以判斷療效等效性，還測定受試者血漿中藥物有效成分的含量以計算PK參數，用于判斷藥物的系統暴露量，即安全性是否等效。
Singh等在對一種新的噻托溴銨干粉吸入劑PUＲ0200與參比制劑噻托溴銨HH的生物等效性研究中，不僅研究主要PD變量：FEV1的曲線下面積以判斷療效等效性，還研究計算PK參數，以判斷兩制劑的全身暴露量是否等效。
Bhattacharya等在證明一種新的含氫氟烷的壓力定量吸入劑對于治療慢性阻塞性肺疾病與傳統氯氟碳壓力定量吸入制劑相比是臨床非劣效的研究中，亦在評價主要PD變量（FEV1）變化的同時進行藥物的全身暴露評價。表3是國際及國內關于人體PD及臨床終點研究的指南對比。
目前市面上許多吸入制劑是由糖皮質激素類藥物組成的，在對這些含有激素類藥物進行生物等效性評價時，需要同時監測激素對下丘腦-垂體-腎上腺（hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA）軸的影響，以證明受試制劑對HPA軸的影響不大于參比制劑。
除以上幾種PD指標外，在特殊的情況下也可使用經證明更加敏感有效的療效指標。例如，有研究表明用乙酰甲膽堿進行支氣管激發，FEV1作為藥效學指標是測定吸入型支氣管擴張劑BE最敏感的方法。但許多兒童不能進行重復性的肺活量測定。
Mondal等旨在研究以脈沖振蕩技術所得數據為PD指標時，乙酰甲膽堿激發是否能區分2種沙美特羅吸入劑。試驗對象為10例4～11歲的輕度穩定型哮喘患者，在吸入受試制劑或參考制劑后進行乙酰甲膽堿激發，計算引起氣道總阻力增加40%時的乙酰甲膽堿激發濃度。結果顯示以脈沖振蕩技術所得數據作為PD指標也是一種確定兒童用吸入劑生物等效性的有效方法。
體外研究
吸入制劑體外研究方法一般較嚴謹，數據穩定，對制劑之間的差異也比較敏感，但藥物在體內外經歷的過程不完全相同，因此藥物體外研究的結果不能夠完全代表藥物的體內過程。
Horhota等對包含噻托溴銨和沙美特羅的一種新型干粉吸入劑的體外測試研究發現，其級聯撞擊物質量和空氣動力學細顆粒質量均與參比制劑相似：差異＜15%，符合體外生物等效條件，體內PD指標也未發現顯著性差異。然而在體內PK研究中由于受試制劑的尿排泄量較高，AUC及Cmax等指標存在顯著性差異，PK研究不等效，表明該吸入制劑的體外結果并不能很好地預測臨床PK發現。
因此，建立體內體外-藥物相關性（in vitro-in vivo correlation，IVIVC）的評價方法，對于體外測試更好地預測體內結果是至關重要的。
EMA關于修訂口服吸入產品臨床要求指南的概念文件中也提到了IVIVC研究數據對于BE研究的重要性。Lahelma等正是憑借IVIVC建模的研究預測結果以及多項PK研究結果，使當時新開發的一種包含布地奈德和福莫特羅富馬酸酯二水合物的干粉吸入劑在歐洲獲得批準，用于替代信必可都保治療哮喘和慢性阻塞性肺疾病。
對于吸入制劑IVIVC評價方法的開發也吸引了許多研究者的興趣，例如，Weers等在建立氣霧劑性能與PK和PD之間IVIVC的研究表明，在測試條件下，真實喉道模型可在肺沉積及藥物系統暴露水平方面提供良好的IVIVC（與體內平均測量值的差異為5%～15%）。
FDA仿制藥物辦公室（the Office of Generic Drugs，OGD）也在進行將體外測試與計算機技術相結合以更好預測藥物體內過程的技術開發：FDA在2016年對局部作用的口服吸入和鼻用藥物產品的監管科學報告中表示OGD正在開發計算流體動力學（computational fluid dynamic，CFD）和基于生理的藥動學（physiology-based pharmacokinetic，PBPK）模型，以預測吸入制劑在人體內的過程，并評估其在仿制藥開發計劃中的適用性。
因此，繼續開發合理的IVIVC評價方法，對于更好地開展及規范吸入制劑BE評價，以及降低成本、提高時間效益具有深遠的意義。
體內PK研究
對于發揮全身作用的一般口服制劑，在給予受試制劑或參比制劑后二者的PK參數之間的差異在可接受范圍內，通常即可認定生物等效。但吸入制劑在進入體內后，首先分布到作用部位，再進入體循環，同時還通過其他部位（如口、咽、胃腸道等）進入體循環，藥動學和局部遞藥等效性之間關系復雜。
在EMA指南中提到PK研究目的有2個，一是評估肺部沉積，二是研究全身暴露量以評價安全性。
當PK研究用于評估肺部沉積時，應排除從胃腸道吸收活性成分，在EMA口服吸入產品指南中，要求將與療效相關的肺部暴露與口服吸入產品施用后發生的總全身暴露區分開來。
區分肺部接觸和非肺部接觸的方法包括熒光顯像法和口服木炭阻滯法。目前，熒光顯像法還沒有被接受作為確定生物等效性的方法，主要是因為參考制劑的放射標記十分復雜。而口服木炭阻滯法在評估口服吸入產品時將肺部暴露與非肺部暴露區分開有很大的優勢，已經被廣泛應用，并且已被寫入EMA指南。
在使用各種方法排除活性成分被吸收時需保證并證明數據的準確性。除評估肺部沉積外，國際上對于PK研究都規定需評估全身暴露量以評價藥物安全性。對于全身暴露量評估涉及的研究劑量、受試者的選擇等，都應特別注意。
FDA規定用于吸入劑PK研究的藥物劑量應能通過靈敏的分析檢測方法得出PK研究曲線。對于分析檢測方法的確定及最終藥物劑量的確定都是PK研究中需要仔細考量的難點。FDA有關研究表明，健康受試者的PK數據通常比患者體內的PK數據要穩定，這可能與患者體內和疾病相關的各種變化有關。因此FDA對于吸入劑PK研究的受試者要求健康成年受試者，以期得到關于受試制劑及參比制劑差異的更穩定數據以判斷等效性。
體內PD及臨床終點研究
PD指標的選擇應該是能夠最好地顯示藥物作用效果的單一指標或復合指標。在PD及臨床療效研究中，藥物劑量、PD指標的選擇對確定指標靈敏的測定方法以及評價標準均對試驗有十分重大的影響。
因此，對于這些指標及方法等的選擇也是生物等效性研究中的一大難點，需要通過對大量數據及報告或試驗、實驗的研究以最終確定有效指標等。例如，在對哮喘控制的評估中，哮喘狀態以及結局指標等的確定對于臨床療效研究至關重要，Devadason等分成多個研究小組通過閱讀研究近500篇文獻最終確定用于哮喘控制評估的復合指標。
本文對美國、歐盟、加拿大和我國吸入劑生物等效性研究指南的異同進行綜述。
生物等效性研究主要包括體外測試、體內PK研究以及PD和臨床終點研究3個階段，但各階段的優先度以及設計方法等各國的側重點有所不同。
吸入劑生物等效性研究設計的指南十分重要，Zeng等通過對FDA關于沙丁胺醇生物等效性評價的指南設計進行改進，發現當研究劑量進行合理的改變時，可以使樣本量和研究成本得到有效降低。因此我們需要了解更多地區的相關指南來豐富我們對吸入制劑生物等效性評價的認識，以期能得到更高效的指南為國內吸入制劑的發展助力。
考慮到吸入劑的特點，吸入劑體外、PK及PD研究有其特殊性，但大多數指標生物等效性標準仍與一般藥物要求的主要PK參數的T/Ｒ幾何均值比90%置信區間為80.00%～125.00%基本相同。
在進行吸入劑生物等效性研究時，既要考慮其特殊性以保證試驗數據及結論的準確，也要思考其與一般制劑的共性，更好地規范試驗研究設計。
目前各國對于吸入制劑生物等效性評價的研究仍在不斷改進更新，越來越多的體內或體外模型、IVIVC及PBPK技術等用于完善研究，以期能以更低的成本、更高的效率及準確度完成生物等效性評價。完善我國發布的征求意見稿時，在參考目前各國發布的指南的同時也應參考現階段經過驗證的各種新型輔助研究技術，以更好地促進及規范我國吸入制劑的生物等效性研究。
來源：銘研醫藥，作者：周沁蕾，管宴萍等
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