[摘要] 建立了口服固體常釋制劑的生物等效性試驗豁免的量化風險評估方法 基于生物藥劑學分類系統(BCS)，利用魚骨圖找到生物豁免風險的影響因素并進行綜合分析，利用量化指標的風險評價方法對風險因素進行綜合評分，從而為生物豁免的風險和可行性進行分級。此量化風險評估方法基于科學與風險，為制藥企業及監管部門的生物豁免決策提供了簡單易行的風險分析工具。
[關鍵詞] 口服固體常釋制劑；生物藥劑學分類系統；生物等效性試驗豁免；魚骨圖分析法；量化風險評估；風險管理
雖然體內生物等效 (bioequivalence，BE)研究仍被視為評價藥物制劑之間療效等值的“金標準”，但人體生物等效試驗耗時長、費用高、操作復雜，且為了減少與藥品間差異無關的變化，試驗通常采用健康志愿者，常面臨倫理學問題。如何找到合適的基于科學性與風險性的生物等效體外替代方法，長期以來都是制藥行業及監管機構共同努力探索的問題之一。考慮到藥物的溶解性、滲透性、體外溶出特點是影響口服藥物吸收的3個主要因素，Amidon等于1995年提出生物藥劑學分類系統(biopharmaceutics classification system，BCS)的概念[1]，分析普通口服制劑用體外試驗得出體內等效性的可行性。基于BCS的生物豁免理念自推出以來，已陸續得到美國和歐盟等監管機構及WHO的認可[2-4]，并已陸續出臺了相應的法律法規、指導原則與豁免條件標準。我國食品藥品監督管理總局也于2016年5月18日發布了《人體生物等效性試驗豁免指導原則》(2016年第87號通告) [5]。
但迄今為止，基于BCS的生物豁免應用并不廣泛。不同監管部門之間關于生物豁免的文件和分析報告差異巨大，制藥企業和監管部門對此持不確定態度，普遍的理解是缺乏對BCS概念用于支持生物豁免的成功運用。只有當生物豁免的決定不正確及對公共衛生和個體患者產生不良后果(基于生物豁免的不正確的等效性決定)的風險低于生物豁免方法產生的潛在收益，才能應用生物豁免程序[3]。BE豁免除以BCS為基礎外，還需綜合分析原料藥特性、藥物代謝動力學性質、藥品處方、溶出曲線、治療用途、治療指數等多方面因素。影響因素多、情況復雜、難以量化，是制約基于BCS的生物豁免成功運用的重要原因。
2015年8月，國務院出臺了“44號文件”《國務院關于改革藥品醫療器械審評審批制度的意見》，其中明確提到推進仿制藥質量一致性評價。2016年3月，國務院辦公廳印發了《國務院辦公廳關于開展仿制藥質量和療效一致性評價的意見》，要求國家基本藥物目錄(2012年版)中2007年10月1日前批準上市的化學藥品仿制藥口服固體制劑，應在2O18年底前完成一致性評價，其中需開展臨床有效性試驗和存在特殊情形的品種，應在2021年底前完成一致性評價。共涉及289個品種，17740個批準文號[6] 。仿制藥質量和療效一致性評價工作時間緊、任務重，推進生物豁免工作，對于減少不必要的健康人群對藥物的暴露、節約一致性評價的研究成本和時間、推動一致性評價進程，具有非常現實的實際意義。為此,本文旨在運用一系列風險評估工具，綜合分析BE的影響因素，探索建立基于BCS的普通口服固體制劑生物豁免的定量風險評估和風險分級模式，對潛在風險進行預判、評估和應對，以減少生物豁免風險事件的發生或者減少風險事件帶來的不利影響，為制藥企業及監管部門的生物豁免決策提供參考。
1 生物豁免風險的定義
人體生物等效性試驗豁免(以下簡稱生物豁免)是指申請人向藥品監管機構提供所申請注冊的藥品或已上市藥品的上市后變更不適宜進行人體生物等效性試驗或者生物等效體外替代方法的相關證明性文件和數據，從而免于證明該藥物在體內的生物利用度和生物等效的可能性。
生物豁免的風險，狹義上是指生物豁免但仿制藥與原研藥生物不等效的風險，廣義上是指生物豁免后生物不等效對公共衛生及個體患者的安全性和療效性產生不良后果的風險。其中，生物不等效(bioinequivalence)是指：在一個合理設計的試驗中，在相同試驗條件下，服用相同摩爾劑量的藥學一致或藥學可替代的藥劑，其活性成分或組分到達作用部位的速度和程度有明顯差別[7]。
本文旨在對廣義上的生物豁免的風險進行評估與討論，作為生物不等效風險與生物不等效后果嚴重程度的綜合考量。
2 生物豁免風險魚骨圖分析
魚骨圖(又名因果圖、石川圖)，是一種發現問題“根本原因”的分析方法，因形如魚骨而得名，被廣泛運用于技術、管理領域。通過廣泛查閱文獻資料及頭腦風暴法，運用魚骨圖分析出生物豁免風險的影響因素，詳見圖1。
3 影響因素分析
3.1
藥物藥學性質的影響
3.1.1 溶解性、滲透性
藥物溶解性(solubility)、腸道滲透性(intestinal permeability)是影響口服固體常釋制劑中活性藥物成分(active pharmaceutical ingredient，API)在體內吸收速度和程度的關鍵因素，也是BCS分類的理論基礎。2013年，Cristofoletti等對巴西衛生監督局(Brazilian Health Surveillance Agency，ANVISA)數據庫中的500項生物等效性研究進行了橫向比較[8]，根據BCS和基于藥物體內分布的生物藥劑學分類系統(biopharmaceutics drug disposition classification system，BDDCS)對藥物進行分類， 以評估與藥物和劑型相關的特征如何影響生物等效性研究的結果。結果表明：與2類藥物相比，BCS或BDDCS1類和3類藥物獲得生物不等效結果的相對風險約低4倍。即，生物等效性研究的最終結果受藥物溶解度的影響，大于其腸道通透性或代謝程度。
因此，基于BCS的生物豁免的風險由低至高依次如下。
風險等級1：BCS 1類，高溶解性、高滲透性
風險等級2：BCS 3類，高溶解性、低滲透性
風險等級3：BCS 2類，低溶解性、高滲透性
風險等級4：BCS4類，低溶解性、低滲透性
藥物溶解性需關注API的成鹽、晶型、pKa等性質。比如晶型，晶型不同，內部分子間作用力有差異， 晶格能也就不同， 可能會造成API的溶解度、溶出速率、熔點、密度、硬度等理化性質不同，進而造成藥物在體內的吸收、分布等藥代動力學性質不同。這種差異多數很難通過常規輔料和常規工藝予以解決，另外這種差異有時會造成體外溶出和體內生物利用度不相關。因此，仿制藥品所采用的API的晶型與參比制劑的API的晶型是否相同、溶解度性能是否接近，是申請生物豁免的考量因素之一。
藥物滲透性需關注API的分子大小、極性、油水分配系數、轉運方式等性質。API的滲透性分類可以通過受試者體內試驗確定，比如質量平衡或是絕對生物利用度，也可以通過腸道灌注法來測定。
3.1.2胃腸道穩定性
藥物在胃腸道中的穩定性對于支持藥物的生物豁免也是一個需要考慮的因素。《人體生物等效性試驗豁免指導原則》中提到，“支持一個被測原料藥高滲透性的信息包括：被測原料藥的滲透性數據、內標(平均值、標準偏差、變異系數)和穩定性信息，適當的時候包括支持主動轉運機制的數據，以及確定被測原料藥的高滲透性的研究法”，證明藥物在胃腸道的流失是發生在腸道薄膜處的滲透，而不是降解反應。
不過，當藥物的絕對生物利用度等于或大于85％時，則不需要提供藥物在消化液中的更多的穩定性數據。
3.2
制劑的影響
3.2.1溶出度
溶出度是最常見也是運用最廣泛的生物等效性試驗體外替代方法。FDA、WHO、歐洲藥品管理局(EMA)及我國藥品監管機構均要求申請生物豁免的仿制藥品需證明與參比制劑均為快速溶出或非常快速溶出。非常快速溶出是指在指定的溶出介質和溶出條件下，15 min內API的溶出均能達到標示量的85％以上，無需統計檢驗，將支持BCS 1類和3類的生物豁免。快速溶出是指在上述溶出條件下，30 min內API的溶出均能達到標示量的85以上，且需提供支持仿制制劑和參比制劑在3種溶出介質中的溶出曲線相似性的數據，使用相似因子(f2)法進行判斷的結果，將僅支持BCS1類的生物豁免。
采用溶出度方法替代體內生物等效性試驗可能產生以下結果(表1)，具有適度區分力的溶出度方法是建立體內體外相關性、合理預測體內行為的重要因素。
3.2.2輔料
制劑的處方和工藝都可能對藥物的溶出產生影響。輔料有時候可能會影響藥物的吸收速率和吸收程度，包括表面活性劑(如聚山梨酯80)和甜味劑(如甘露醇或山梨醇)等。為了支持生物豁免,對于BCS 1類藥物，要求仿制藥品中所用的輔料為常用輔料，且用量與該輔料在處方中對應的功能保持一致。對于BCS 3類藥物，還要求輔料的用量與參比制劑相似或相同。
2014年，Kubbinga等研究了普通口服固體制劑中乳糖在BCS不同分類藥品中對API生物藥劑學性質的影響[9]。研究表明，仿制藥與參比制劑的乳糖含量不同，造成BCS 1類藥品生物不等效的可能性低，造成BCS 2類和3類不等效的可能性中等，造成BCS 4類不等效的可能性高。
2016年，Vaithianathan等研究了14個常用輔料對BCS 3類藥物西咪替丁、阿昔洛韋口服固體制劑吸收的影響[10]。14種輔料分別為十二烷基硫酸鈉(SLS)、微晶纖維素(MCC，型號PH．102)、交聯羧甲纖維素鈉(SD．711)、羥丙甲纖維素(HPMC)、玉米淀粉、羧甲淀粉鈉、乳糖、膠體二氧化硅(Aerosil 200 Pharma)、磷酸氫鈣、交聚維酮、聚乙烯吡咯烷酮、硬脂酸、硬脂酸鎂和預膠化淀粉。結果表明，HPMC與MCC的用量建議與原研產品一致，其他12種輔料不要求質量上相同或定量非常相似。
3.2.3質量標準
一般情況下，藥品質量標準應能反映藥品質量特性，對藥品的安全性和有效性有一定的保障作用[11]。如果藥品質量標準不完善，如未能反映藥品的關鍵質量屬性、限度范圍設置不合理，這類藥品的生物豁免是有風險的。
3.3
藥代動力學性質的影響
藥物是否具有線性動力學特征，是生物豁免風險的重要影響因素之一。線性動力學的本質是劑量增加幾倍，相應的藥代動力學參數，即血藥濃度-時間曲線下面積(AUC)和峰濃度(Cmax)也增加幾倍，給藥劑量．體內暴露水平具有等比例增加的特征，也即為劑量一比例關系。如果給藥劑量-體內暴露水平不具有線性動力學特征，線性改變給藥劑量，體內暴露水平卻并不相應地進行改變,就難以進行體內預測，容易發生不良反應，或者效應沒有隨著預期增加[12]。因此，具有非線性動力學特征的藥物的生物豁免風險高于具有線性動力學特征的藥物。需要注意的是，判斷藥物是否具有線性藥代動力學特征，這個結論只能在一定劑量范圍內成立，因此需要結合藥物的給藥劑量范圍進行判斷。高變異性及已有證實的生物不等效報道的藥物的生物豁免風險相對也較高。
絕對生物利用度(BA)即以靜脈給藥制劑為參比制劑所獲得的試驗制劑中藥物吸收進入體循環的相對量， 以血管外給藥(口服、肺部、經皮、肌內注射等)的試驗制劑與靜脈注射的參比制劑給藥后的AUC比值來表示，反映了給藥途徑對藥物吸收的影響。
另外，對于需要餐后用藥的口服固體制劑的仿制藥，如果食物攝入對人體生物利用度和生物等效性影響較大的話，也需評估其對生物豁免風險的影響。
3.4
臨床性質的影響
3.4.1治療用途
藥物的治療用途不同，生物豁免的風險也不同。例如，高危藥品和急救藥品的生物豁免風險較普通用途藥品的風險高。1995～ 1996年，美國醫療安全協會(Institute for Safe Medication Practices，ISMP)進行了一項關于藥物對患者傷害的研究。結果表明，絕大部分致死或者致嚴重傷害的藥品差錯是由于極少部分藥品引起的。因此，ISMP將這些使用不當會對患者造成嚴重傷害甚至死亡的藥品命名為“高危藥品”。高危藥品的錯誤使用或生物不等效將可能引起嚴重的安全性和療效問題，生物豁免風險高[13]。高危藥品包括腎上腺素拮抗藥如美托洛爾，腎上腺素激動藥如腎上腺素，吸入或靜脈全身麻醉藥如丙泊酚，抗心律失常藥如利多卡因，抗凝血藥如華法林，高滲葡萄糖注射液，心臟停搏液，靜脈用和口服化療藥，硬膜外或鞘內注射藥，靜脈用改變心肌力藥如地高辛，口服降糖藥，靜脈用造影劑如扎噴葡胺，脂質體藥物如兩性霉素脂質體，靜脈用中樞鎮靜藥如咪達唑侖，兒童口服用中樞鎮靜藥如水合氯醛，靜脈、透皮或口服嗎啡類鎮痛藥物，神經肌肉阻斷藥如琥珀酰膽堿，完全腸外營養(TPN)。
3.4.2適用人群
藥物的適用人群不同，生物豁免的風險也不同。兒童、妊娠及哺乳期婦女、老年人作為臨床用藥的特殊群體，其用藥、生理及心理等方面都有異于常人。當申請生物豁免的藥物的適用人群包括上述特殊群體時，需特別考慮生物不等效風險對患者安全性和療效的影響。
治療指數(therapeutic index，TI)為半數致死量(LD 。)與半數有效量(ED 。)的比值，是藥物的安全性指標。窄治療指數(narrow therapeutic index，NTI)藥物也稱為“治療窗”狹窄的藥物， 即治療量(濃度)與中毒量(濃度)接近的藥物，在臨床用藥時，應嚴格監控相關指標，根據患者體內情況，適時調整用藥劑量。
“治療窗”狹窄的藥物的生物豁免風險高。如：地高辛、鋰制劑、苯妥英、苯妥英鈉、華法林阻凝劑、氨茶堿、茶堿、膽茶堿、雙羥丙茶堿、丙戊酸、炔雌醇／孕酮、洋地黃毒苷、卡馬西平、磷酸丙吡胺、硫酸胍乙啶、硫酸奎尼丁、硫酸哌唑嗪、硫酸異丙腎上腺素、米諾地爾、撲米酮、鹽酸克林霉素、鹽酸可樂定、鹽酸普魯卡因胺、雙丙戊酸鈉、左甲狀腺素鈉、環孢素A、他克莫司、西羅莫司、丙戊酸／丙戊酸鈉等。
對于不良反應呈劑量關系的藥品應給予特別關注。
4 生物豁免量化風險評估
采用量化證據權重法對生物豁免風險相關因素進行綜合分析，對生物不等效的潛在風險進行量化評估，包括生物不等效風險和產生臨床不良后果風險兩個部分。
根據藥物的藥學性質、制劑性質、藥代動力學性質和臨床性質對生物不等效風險或產生臨床不良后果風險的影響程度，分別賦予0～ 4分不同的權重賦值，見表2。根據不同屬性對生物豁免的作用關系(以下簡稱屬性賦值)， 按照支持生物豁免、有條件支持生物豁免、不支持生物豁免三類分別賦予0、1、2的分值。當某項相關屬性的數據不足或不同來源的數據不相符合時，按照“最差條件” 的原則，賦予最高分值。表3為生物豁免風險評分表(生物豁免風險評分=權重賦值×屬性賦值)。
對表3中不同影響因素的不同屬性的生物豁免風險分值進行匯總，結果見表4。其中，8分為高風險因素；4～ 6分為中等風險因素；1～ 3分為低風險因素。
根據生物豁免風險分析綜合評分的不同，將其分為A、B、C三類，見表5。
5 生物豁免風險量化分析應用示例
5.1
左氧氟沙星普通口服固體制劑
左氧氟沙星對革蘭陽性和革蘭陰性菌具有廣譜的體外活性，溶解性高，滲透性高，是BCS 1類藥物。該藥在胃腸道中穩定，溶出快速，己收入中國藥典，質量標準良好。對目前批準上市的左氧氟沙星片中使用的輔料進行匯總分析，當輔料量不超過正常使用量時，由輔料引起的生物不等效風險較低。該藥具有線性動力學特征，絕對生物利用度接近l00％，尚未有生物不等效的報道；并且治療指數寬，急性毒性低，非高危藥品，非急救藥品，非特殊人群用藥。
基于以上建立的生物豁免風險量化評價方法，對左氧氟沙星的BE豁免風險進行評估，見表6。
左氧氟沙星生物豁免的高風險因素為0分，中等風險因素為0分，低風險因素為0分，符合生物豁免風險等級A的要求，生物豁免風險低，結合風險獲益比分析可申請生物豁免。經查，左氧氟沙星為FDA、WHO、EMA、國際藥學聯合會(FIP)推薦的生物豁免品種[14]，與本文結論一致。
5.2
硝苯地平普通口服固體制劑
硝苯地平是鈣通道阻斷藥，廣泛用于心絞痛和高血壓的治療。硝苯地平幾乎不溶于水，滲透性高，是BCS 2類藥物。在酸性較強的條件下不穩定，在pH 4.0~7.6相對穩定。對全球已上市品種的處方進行匯總分析，在所檢索的文獻中沒有發現關于輔料的定性和定量組成及其特異性輔料相互作用的數據。藥代動力學高變異性，絕對生物利用度小于85％。該藥已收入中國藥典，質量標準良好，非高危藥品，非急救藥品，治療指數寬，不良反應較弱；可分泌入乳汁，哺乳婦女應停藥或停止哺乳；對兒童用藥的情況尚不明確；在老年人體內的半衰期延長；起效迅速，對生物不等效的反應較敏感。
基于以上建立的生物豁免風險量化評價方法，對硝苯地平的BE豁免風險進行評估，見表7。
由表7可見，硝苯地平的高風險因素為16分，中等風險因素為10分，低風險因素為6分，符合生物豁免風險等級C的要求，生物豁免風險高，非特殊情況不推薦生物豁免。經查，FDA、WHO、EMA、FIP均未推薦硝苯地平的生物豁免，與本文結論一致。
5.3
拓展驗證
于FDA官網公布的《特定藥物的生物等效性指導原則》數據庫隨機選取了另外8個品種，采用本文提出的風險量化分級標準進行了匯總分析(表8)，結果與FDA的推薦意見一致。
6 風險管理
為降低生物豁免風險， 以下風險管理措施可供參考：①處方中盡量采用常規劑量的常規輔料；②對于“治療窗”狹窄的藥品，在說明書的“注意事項”項下應明確注明“用藥前后及用藥時應當檢查或監測”某些項目；③確定質量標準符合要求，能如實反映藥品質量特性；④找到具有適度區分力的溶出度檢測方法。
7 結語
對符合條件的仿制藥品實行生物豁免，有利于節約研發成本和時間，減少健康人群對藥品的露。利用魚骨圖找到生物豁免風險的影響因素，利用量化指標的風險評價方法對具體品種的風險進行評分分級，可以方便企業和監管機構更科學、更清晰地進行生物豁免的決策，并為我國生物豁免品種目錄的建立提供參考工具。需要說明的是，藥品種類千差萬別，理化性質和臨床性質各有不同，本文未盡之處或與本文結論不同之處，還需具體問題具體分析，基于科學與風險進行綜合判斷。