非专利药物杂质研究-3非专利药物申请（ANDA）管理透视原创论文.doc

非专利药物杂质研究-3:非专利药物申请（ANDA）管理透视蒋煜吕东前言：根据2007年国家局新颁布的药品注册管理办法，目前我国将化学药物分为6类管理形式。从目前的申报情况来看，只有少部分为创新药物，绝大多数药物在国内或者国外已经上市，从广义上看属于仿制国内或者国外已经上市的药物。我们翻译了部分近期国外文献，包括近期国外药物研发机构在进行非专利药开发时，以及国外药政管理当局（FDA）在对非专利药进行评价时，对杂质研究的一些考虑要素。希望国内企业在参考国内杂质研究指导原则基础上进行该部分研究时，上述理论以及研发实例有一定的帮助作用。本文为美国FDA仿制药办公室相关人员总结出的开发非专利药需对杂质研究所做的工作。药物杂质：非专利药物申请（ANDA）管理透视 Lawrence Yu 等 Office of Generic Drugs, Center for Drug Evaluation and Research, U.S. Food and Drug Administration, 7500 Standish Place, Rockville, MD 20855, USA 等 摘要： 原料药及药物制剂中杂质已经成为美国FDA仿制药办公室的重要管理问题，对于能否批准非专利药物申报（ANDA）具有显著的影响。本文对ANDA以及其与创新药物的异同点进行了讨论，强调了药物杂质控制在非专利药物研发以及管理评价中的重要性。提供了美国指导原则草案“简略药物申请：原料药中的杂质”以及“简略药物申请：药物制剂中的杂质”的概述。介绍了简略药物申请中对原料药及药物制剂杂质鉴别以及控制步骤，并建立可接收的杂质限度的方法。文中的案例分析基于上述指导原则的一般原理，揭示了确定杂质及其可接收限度的适宜途径。 内容 1、简介 2、非专利药物申请 3、杂质分类 4、分析方法 5、杂质控制 5.1 原料药 5.1.1. 原料药质量标准中的杂质目录 5.1.2. 制定杂质可接受标准 5.2 药物制剂 5.2.1. 降解物质目录 5.2.2. 制定降解物质可接受标准 6、杂质控制 6.1 控制限度 6.2 控制方法 6.2.1i.对比分析研究 6.2.2ii.科学文献以及主要代谢物质 6.2.3iii.毒性研究 7、案例研究 7.1非药典收载原料药以及药物制剂案例研究 7.2 药典收载原料药案例研究 8、结论1、简介 ICH指导原则将原料药中的杂质定义为原料药中该药物化学实体之外的其他任何成分。同样，药物制剂中的杂质定义为药物制剂中原料药及辅料化学实体之外的其他任何成分。药物制剂的安全性不仅仅取决于活性药物物质的毒性特征，还取决于其中所含的杂质。因此，定性研究、定量研究以及控制原料药以及药物制剂的杂质是药物开发以及管理评价的重要部分。 ICH Q3A以及Q3B论述了与原料药及药物制剂管理相关的问题。这些指导原则中勾画的许多概念和原则适用于简略药物申请（ANDAs），当然也需考虑附加或者调整必要的限制。当FDA接收简略药物申请（ANDAs）时，往往能从美国药典（USP）的各专论中获得原料药以及药物制剂的关键属性。有时，也可以获得关于药物杂质的文献信息。这些公开标准以及文献数据在管理评价ANDA过程中起到了重要作用。 本文旨在从科学的角度透视ANDAs申请时原料药以及药物制剂的杂质。并在ANDAs申请时，为原料药以及药物制剂的杂质定性研究以及定量研究提供建议，也希望能为原料药以及药物制剂杂质标准的建立提供帮助。 2、非专利药物申请 非专利药物应按照参比产品目录（RLD）设计，并与创新药物或者被FDA批准的首家制剂治疗等效。ANDA申请向FDA非专利药办公室提交，应提交供非专利产品评价和批准上市的支持性数据。为获准上市，ANDA申请人必须提供信息显示在研非专利药产品应与RLD药学等效以及生物等效，并进而临床治疗等效。另外，申请人需要证实在研产品应有恰当的标签，并按照cGMP指导原则进行生产。如果获得批准，并在相关专利保护以及专属权等问题得以解决后，申请人可生产并上市销售该非专利药物。 图1对新药申请（NDA）以及简略药物申请（ANDA）技术要求进行了比较。“完全”以及“简略”申请的主要差别是NDA需要提供临床前和临床数据以支持药物制剂的安全性和有效性，而ANDA则无需重复提供。ANDA的申请基于如下假设：即与创新药物相比，活性成分具有相同的安全性和有效性，并以相同速率以及程度吸收入体内，由此导致生物等效。除了在临床数据要求上的差异外，NDA以及ANDA余下的技术要求，如化学、制备、质控，以及标签等都应该一致。ANDA提交给非专利药物办公室后，需要进行仔细评价，以保证非专利药物的质量技术要求与专利药物相当。对于非专利药物而言，由于药物整体安全性不仅仅取决于原料药的毒性特征，还取决于其中所包含的杂质。因此保证非专利药与RLD具有同等的纯度以及质量显得非常重要。因此，产品杂质控制是非专利药物注册评价（regulatory assessment）的重要单元。 图1 NDA以及ANDA的比较 3、杂质分类 非专利原料药以及药物制剂的安全性以及质量受其所含的杂质影响。这些杂质的种类和数量受一系列不同因素的控制，包括原料药的合成路线；反应条件；原料药合成起始物质的质量；试剂，溶剂；纯化步骤；辅料；药物制剂生产工艺；包装；以及终产品的贮藏等。 基于ICH 3A，原料药的杂质可分为以下几类： 有机杂质（工艺杂质以及与药物相关的杂质） 无机杂质 残留溶剂 有机杂质可在原料药生产和或保存过程中产生。它们或者可被鉴别，或者不被鉴别；或者是挥发性的，或者无挥发性，包括： 起始原料 副产物 中间体 降解产物 试剂、配位体以及催化剂 无机杂质可在生产过程中产生。通常是已知并可以鉴别的，包括： 试剂、配位体以及催化剂 重金属或者其他残留金属 无机盐 其他物质（如：助滤剂，活性碳等） 有机溶剂指合成原料药或者生产药物制剂过程中，制备溶液或者混悬液所用的无机或者有机液体。通常，已知这些溶剂的毒性，因此确定其正确的限度相对比较容易（见ICH Q3C残留溶剂部分）。 4、分析方法 非专利原料药以及药物制剂的安全性以及质量受其所含的杂质影响。这些杂质的种类和数量受一系列不同因素的控制，包括原料药的合成路线；反应条件；原料药合成起始物质的质量；试剂，溶剂；纯化步骤；辅料；药物制剂生产工艺；包装；以及终产品的贮藏等。由于有时并不清楚这些杂质的结构，因此开发了多种仅需要微量物质的光谱以及微化学技术，能比较容易地揭示杂质的结构。也可使用通用的分析方法来检出以及监测原料药和药物制剂中的杂质。分析方法学的主要指标是其能够区分相关的化合物。通常使用的方法是将分离（提取）以及检测和定量（光谱）方法串联进行。 分离方法包括薄层色谱（TLC），高效液相色谱（HPLC），气相色谱（GC）以及毛细管电泳（CE）。HPLC是杂质监测最常使用的方法。TLC法可用来分离大量的物质。TLC法主要的不足在于分辨和检测能力有限，以及定量能力较弱。气相法能够提供较好的分辨、检测以及定量能力，但是样品必须是可挥发性的。毛细管电泳对于分析微量样品，以及对分辨力要求较高时相当有用。在上述发展基础上，目前进行分析以及测定杂质时，已经可能使用高专属性以及更精确的分离方法取代其他非专属性分析方法，极大地改善了对批量原料药分析测定的评价。 光谱方法包括紫外（UV）、红外（IR）、核磁共振（NMR）以及质谱（MS）。单一波长紫外光谱分析方法提供的选择性非常有限，而使用二极管阵列检测器则能在各种波长下提供更充分的信息以保证方法具有更高的选择性。红外光谱能对某些官能团能显示特定的信息，因而能够进行定量分析，并具有选择性。核磁共振能够提供分子结构很精细的信息，是在研产品以及有关杂质定性研究非常有用的方法。质谱所需的样品量非常少，能在大量离子碎片结构的基础上提供良好的结构信息。综上，紫外（UV）、红外（IR）、核磁共振（NMR）以及质谱（MS）是药物与杂质定性及含量分析的优良工具。 5、杂质控制 质量标准可以定义为一系列试验、分析操作参考，以及恰当的可接受限度，如：用数字表示的上述各试验限度、范围或者其他尺度。它建立了原料药或者药物制剂预期使用可接受的、必须遵守的一系列标准。“与质量标准一致”指当采用质量标准分析操作进行测试时，原料药和/或药物制剂应符合可接受标准限度要求。质量标准由生产商提出和证明，并经管理者批准作为批准药物上市的前提条件。 5.1 原料药 5.1.1. 原料药质量标准中的杂质目录 原料药质量标准包括杂质目录。可使用如下方法：稳定性研究，化学开发研究，常规批次分析，对合成过程中和降解途径引入的潜在副产物进行科学评价等，以预测原料药中可能产生的杂质。对将杂质列入或者排除出原料药质量标准应该进行讨论并使之合理化。所谓的合理化应包括对药物开发过程中各批次产品杂质谱进行讨论，并对用预期商业化工艺生产的各批次产品杂质谱进行讨论。 单一杂质以特定可接受限度纳入原料药质量标准中可称为特定杂质。特定杂质的结构可能已知，也可是未知。 已知特定杂质、以及经评估后含量超过表1中鉴定限度的特定未知杂质均应纳入杂质目录中。如果杂质已知具有明显效价，或者能够产生毒性或预期以外的药理作用，分析方法的定量限和/或检测限应与杂质预期的控制水平相符合。 对原料药质量标准中需列出的结构未明确杂质，需要清楚地陈诉杂质水平建立过程中所用的方法以及所作的假设。使用恰当的定性分析描述方法（如：未定性杂质A，结构未明确，相对保留时间0.9），提及质量标准中结构未明确的特定杂质显得非常重要。表1描述了对于任一结构未明确杂质，不超过鉴定限度的通常可接受限度。 通常的原料药质量标准应包括如下类型的一系列杂质目录： 有机杂质 每一特定已知杂质 每一特定未知杂质 可接受限度未超过（）表1中鉴定限度的任一未知杂质 总杂质 残留溶剂 无机杂质表一原料药的杂质限度 5.1.2. 制定杂质可接受标准 原料药中杂质可接受限度不应高于质控水平（见第6部分）。建立杂质可接受标准时，首先应考虑该杂质是否在美国药典（USP）中标明。如果USP药物专论中纳入了某已鉴别特定杂质的限度，建议可接受限度不应高于药典限度。 但是，如果杂质实测水平超过USP的限定值，则建议证实其合理性。如果合理性得到证实，申请人可以向USP提出申请修订该杂质的可接受限度。如果某原料药杂质的可接受限度未纳入USP，而该杂质能通过与FDA批准上市的人用药物制剂进行比较得到确认，则重点在于需使该杂质可接受限度与已批准人用药物制剂实际观测水平保持一致。在其他一些情况下，杂质可接受限度可能需要低于控制限度，以保证原料药的质量。例如：如果代谢杂质的含量过高，可能严重影响其他一些质量属性，如药效；在此情况下，需要将杂质可接受限度调低至控制限度以下。 5.2 药物制剂 5.2.1. 降解物质目录 药物制剂质量标准包括降解产物杂质目录。稳定性研究，化学开发研究，常规批次分析能用来预测商业产品的降解概况。与原料药的情况类似，将降解杂质列入药物制剂质量标准与否应该进行合理化讨论。所谓的合理化是指对潜在的降解途径、与辅料的反应、强制降解研究进行讨论，同时对开发过程中生产的各批次，以及用预期商业化工艺生产的各批次所含杂质谱进行讨论。 单一降解杂质以特定可接受限度纳入药物制剂质量标准中可称为“特定降解产物”。特定降解杂质可能结构已知，也可能未知。已知的特定降解杂质，以及经评估后含量超过表2中鉴定限度的特定未知降解杂质均应纳入杂质标准中。如果已知降解杂质具有明显效价，或者能够产生毒性或预期以外的药理作用，分析方法的定量限和/或检测限应与降解杂质预期的控制水平相符合。 对药物制剂质量标准中需列出的未知降解杂质，需要清楚地陈诉降解杂质水平建立过程中所用的方法以及所作的假设。质量标准中结构未明确的已知降解杂质可用恰当的定性分析方法进行描述（如：未定性杂质A，结构未明确，相对保留时间0.9）。任一非特定降解杂质均以不超过鉴定限度的的可接受限度，总降解杂质的可接受限度亦然。 适用的药物制剂质量标准包括如下类型的降解杂质目录： 各特定已知降解杂质 各特定未知降解杂质 可接受限度未超过（）表2中鉴定限度的各未知杂质 总杂质 5.2.2. 制定降解物质可接受标准 药物制剂中杂质可接受限度不应高于质控水平（见第6部分）。建立降解杂质可接受限度时，首先应考虑该降解杂质是否在美国药典（USP）中标明。如果美国药典药物专论中纳入了某已鉴别特定降解杂质的限度，建议可接受限度不应高于药典限度。 但是，如果降解杂质实测水平超过USP的限定值，则建议证实其合理性。如果合理性得到证实，申请人可以向USP提出申请修订该降解杂质的可接受限度。如果某药物制剂特定降解产物的可接受限度未纳入USP，而该杂质能通过与FDA批准上市的人用药物制剂进行比较得到确认，则需保持该杂质可接受限度与已批准人用药物制剂实际观测水平保持一致。在其他一些情况下，降解杂质可接受限度可能需要低于控制限度，以保证产品的质量。例如：如果代谢杂质的含量过高，可能严重影响其他一些质量属性，如药效；在此情况下，需要将降解杂质可接受限度调低至控制限度以下。 需要指出，药物生产商应基于可靠的科学技术发展水平以及工程原理和知识开发合适的处方以及生产工艺。虽然常规生产可能存在变化，但是批与批间杂质水平的显著变化或者非常高的杂质水平可能表明药物制剂的生产过程未能得到正确控制或者设计。6、杂质控制 杂质控制指基于单个杂质或者给定杂质谱确定水平下的生物安全性而获取和评价数据的过程。在合适时，建议申请人提供包括安全性考虑在内的建立杂质可接受限度的依据。 当满足下述一个或多个条件时，可以认为某杂质得到了控制： 当杂质实际观测水平以及预期的可接受限度未超出FDA已经批准的人用药物制剂杂质实际观测水平。 当杂质是药物制剂重要的代谢产物时。 当杂质实际观测水平以及预期的可接受限度通过科学文献足以判定时。 当杂质实际观测水平以及预期的可接受限度未超过通过体外遗传毒性比较研究得到的正确评估限度时。 虽然“定量构效关系（QSAR）”程序（译者注：拟在他文介绍）可用来预测单一杂质或者给定杂质谱的毒性，通常不将其结果作为质量控制目的的最终结论。 6.1 控制限度 参照ICH Q3A和ICH Q3B内容，表1和表2分别揭示了基于最大日给药量的原料药和制剂的推荐控制限度。当超过上述控制限度时，应对杂质水平进行控制。在某些情况下，可能需要提高或降低杂质的控制限度。如：当有证据显示某类药物或者治疗产品所含的杂质与患者中的不良反应相关时，降低该杂质控制限度显得非常重要。因此，如果安全性方面担忧较低，则可能选择较高的杂质控制限度。所以，在建立替代控制限度时，需要考虑患者人群，药物类别作用，以及历史安全性数据等因素。 图2：鉴定和控制原料药以及药物制剂中的杂质。a如果杂质显示明显毒性，降低限度比较合适。b例如：该杂质已知的安全性数据或者结构类别，是否能预测人类可否暴露在实测水平下？c此处所指ADA已批准人用药物制剂通常指参比药物目录（RLD）。也包括具有相同给药途径以及相似性质的不同药物制剂，如胶囊与片剂。d在符合以下条件时，可认为某杂质得到控制：?当杂质实际观测水平以及预期的可接受限度未超出FDA已经批准的人用药物制剂杂质实际观测水平。?当杂质是药物制剂重要的代谢产物时。?当杂质实际观测水平以及预期的可接受限度通过科学文献予足以判定时。?当杂质实际观测水平以及预期的可接受限度未超过通过体外遗传毒性比较研究得到的正确评估限度时。e如果合适，应考虑最低的屏障（如：潜在的遗传毒性）。检测基因点突变以及染色体畸变的研究，均为体外试验，可认为是前当的最低屏障。f如果常规毒性研究正确，需要设计一个或多个实验以比较不合格与合格产品。实验周期应基于可获得的有关信息，并采用最有可能检测到潜在杂质毒性的物种进行。在case-by-case基础上，单剂量研究可能是恰当的，特别是对于单剂量药物。通常认为实验周期在14天-90天比较合适。表3制订非药典收载原料药的杂质标准 a：RLD的最大日剂量为64mg/日。因此相应的推荐原料药鉴定限度和控制限度分别为0.10%和0.15%。 b：RLD中也存在杂质F。这是基于两种产品在HPLC中出现了保留时间相同的色谱峰，相同的UV色谱（PDA），以及相同的质谱图（电喷射质谱）。6.2 控制方法 图2所示的决策树描述了当超出了常规控制限度时，杂质控制的考虑要素。在某些情况下，与提供额外的数据相比较，将杂质水平降低至限度以下是最为简单的控制方法。或者，也可从科学文献的恰当数据来控制杂质。被认为是杂质控制的恰当研究应基于多种因素，包括患者人群、日剂量、给药途径以及给药周期。可以采用含有需受控杂质的原料药进行研究，但有时采用分离的杂质则可能更为恰当。以下将讨论杂质控制的方法。 6.2.1i.对比分析研究 属于ANDA的原料药的杂质可通过如下方法进行控制：使用相同的已验证，稳定的分析方法（如：HPLC比较分析），对原料药与已获准上市人用药物的分析特征进行比较。通常，该已获准上市人用药物指对照产品目录（RLD）。但是，如果RLD无法获得时，或者ANDA受适应性诉状的限制时，也可采用含有相同原料药，以及相同给药途径和特征的不同药物制剂（如片剂对胶囊）的杂质谱进行研究。此外，对于降解杂质的控制，需要注意二者保存时间相当，以便更合理地比较降解杂质水平。 采用此种比较分析方法，如果ANDA原料药中已鉴别杂质的水平能够反映相应已获准上市人用药物的杂质水平，则可以认为ANDA原料药中的杂质得到了控制。 6.2.2ii.科学文献以及主要代谢物质 如果已鉴别杂质的水平已经得到科学文献的正确证实，则无需考虑其他的控制。另外，如果杂质是原料药的主要代谢产物，通常认为该杂质得到了控制。 6.2.3iii.毒性研究 毒性研究是杂质控制的最后选择方法。仅当上述方法都无法控制杂质时，方采用该法。需设计试验对化合物诱发常规毒性或者遗传毒性进行系统考察。如果采用该法，可以采用含有需受控杂质的原料药或者药物制剂进行研究，但有时采用分离的杂质则可能更为恰当。 7、案例研究 前文讨论了药物杂质与ANDA管理评价过程的关联性，以及与药物质量的关系。接下来对两个案例进行分析，其一为常规释放制剂，另一个为缓释制剂。这些案例可以展示提交申报资料时，在杂质方面所需要的不同类型信息，以及与药物质量相关的杂质管理框架。 7.1非药典收载原料药以及药物制剂案例研究 对于非药典收载药物制剂，ANDA申请人需要提供潜在杂质的摘要，包括结构（如果已知），并解释其来源是降解产物和/或与工艺相关。如表3和表4所示。鼓励申请人提供这些杂质预计限度的支持性数据以及合理性证明。通常包括：1)对待上市非专利药物的批分析。2)基于RLD分析和/或文献信息的质控数据。3)基于最大日剂量的适用鉴定限度和控制限度。以及4)对于制剂，杂质是否为降解产物。 该例子描述了申请人在提交与药物质量有关的杂质控制资料时，几个重要的考虑要点。基本点是非专利产品中的杂质控制限度可通过以下方法得到适当证实：即预期的限度与RLD杂质实际水平相当或者更加严格。该例进一步解释了，如果未知杂质同样在RLD中存在（如：杂质F，相对保留时间2.55），并且申报中提供了结构比较的充分证据（如通过相同的保留时间、MS，UV光谱等），该理论也可以延伸至未知结构的特定杂质。值得注意的是，在某些情况下，已知杂质的预测限度超出了原研药物的实际检测水平可被接受的。特别是当已经有充分的质控数据时，例如杂质是活性代谢产物（杂质A）。但是，如果未能提供充分的质控数据，预期的限度通常不应超过控制限度。最后，该例显示，对于药物制剂，仅需要对潜在的降解产物进行监控，而无需对原料药工艺杂质进行监控。 表4 制订非药典收载药物制剂的杂质限度 a：RLD的最大日剂量为64mg/日。因此相应的推荐药物制剂鉴定限度为0.20%。7.2药典收载原料药案例研究 对于药典收载药物制剂，与未纳入药典的品种类似，ANDA申请人需要提供潜在杂质的摘要，包括结构（如果已知）以及其来源。但是，与非药典品种不同，药典收载品种预期杂质限度的合理性证明更为简单和直接，如，如果USP药物专论对特定杂质进行了鉴别（如RC2、RC3），可以参照USP限度制定预期杂质限度，而无需对RLD作进一步分析。但是，本文需要强调指出，如果某些特定杂质（如RC1）未能被USP药物专论明确鉴别，必须通过其他方法证