CDE文章|基于生物药剂学系统分类的生物豁免的几点考虑

Some considerations about biowaiver based biopharmaceutics classification system

中国临床药理学杂志, 第35 卷第3 期2019 年2 月

贺锐锐，潘鹏玉，翟颖奇，李丽，杨进波

国家药品监督管理局药品审评中心

基于生物药剂学系统分类( BCS) 的生物豁免已在国际监管机构广为使用。

我国也在2016 年发布了针对仿制药一致性评价的《人体生物等效性豁免指导原则》，并在2018 年5 月推出了《可豁免或简化人体生物等效性试验( BE) 品种名单》，提出了部分可按照BCS1 类或3 类豁免的品种。本文根据各国生物豁免的指南要求，分析了在国内申请BCS 豁免应考虑的问题，为企业提供参考，减少不必要的BE 研究和加速高质量药品的研发。

目前，体内生物等效性试验( BE) 是证明受试药与参比药治疗等效的最常用方法。但对于一些吸收良好的药物，药物溶出或胃排空( 溶出速率非常快时) 是这类药物的限速步骤。溶出非常迅速时，胃排空是药物吸收的限速步骤，但溶出速率与药物吸收速率没有相关性。

此时，体内血药浓度－ 时间曲线并不能反映制剂之间的差异，而是反映了受试者胃排空的差异。这类药物进行体内生物等效性试验的必要性较小，在保证受试药与参比药体外溶出一致的情况下，药物的吸收速度和程度仅取决于活性药物成分( API) 的特性［1 － 3］。

国际上包括美国食品药品监督管理局( FDA) ［4］、欧洲药品管理局( EMA) ［5］、世界卫生组织( WHO) ［6］等监管机构分别出台了基于生物药剂学系统分类( BCS) 豁免的指导原则。

我国也于2016 年发布了《人体生物等效性试验豁免指导原则》( 以下简称豁免指导原则) ［7］。

本文将从生物药剂学原理、人体生物等效性试验豁免指导原则内容和申请豁免时需要注意的问题等几个方面，讨论BCS 分类在豁免体内BE 时应注意的问题。

生物药剂学分类系统中主要有3 个因素影响常释口服制剂在体内的吸收速度和程度，即溶出度、溶解度和肠道内的渗透性。根据溶解度和渗透性将药物分为4 类，即BCS1 类，高溶解性－ 高渗透性; BCS2类，低溶解性－ 高渗透性; BCS3 类，高溶解性－ 低渗透性; BCS4 类，低溶解性－ 低渗透性。

此外，一些口服常释制剂还可按溶出速率分为快速溶出和非常快速溶出两类。

在这一体系内，当满足某些条件时，BCS分类可以作为是否可以豁免体内生物等效性试验的判断工具。

由于渗透性和溶解性是决定药物吸收的基本参数，可将药物分为高/低溶解性－ 渗透性类别。

根据这一分类，表1 汇总了体内－ 体外关联性的预测，并在后文对每一分类进行具体说明。

BCS1 类高溶解性－ 高渗透性药物这类药物吸收良好( 尽管某些药物的生物利用度可能会因为首过消除/代谢而降低) ，药物溶出或胃排空( 若药物的溶出速率非常快) 是这类药物的限速步骤。这类药物须具有合适的溶出曲线，并且溶出曲线具有可重复性，从而保证生物利用度。

对于溶出非常迅速的口服常释制剂，胃排空是药物吸收的限速步骤，其溶出速率与药物吸收速率没有相关性。

有研究表明，在空腹状态下，胃排空速率依赖于胃容积和胃动力，胃排空一半的时间( T50) 约为5 ～ 22 min，在胃容积分别为50mL 和200 mL 情况下，总体平均T50为12 min 和22min。

这表明常释制剂在15 min 内溶出85% 可能能够保证两者生物等效。

因此，对于快速溶出药物，在保证溶出曲线一致的前提下，药物吸收的速度和程度取决于胃排空速率而非制剂因素。

BCS3 类高溶解性－ 低渗透性药物渗透性是这类药物吸收的限速步骤。

除了建立良好的溶出曲线外，BCS1 类的溶出情况也适用于胃排空速率为限速步骤的常释制剂。药物的吸收速率和吸收程度在这类药物中变异性较大，但如果药物溶出十分迅速，例如在15 min 内溶出85%，那么变异性的来源便是胃肠转运、肠内容物以及膜渗透性，而非药物制剂因素。

因此在保证溶出曲线一致的前提下，这类药物的吸收速度和程度取决于与胃肠转运、肠内容物、膜渗透性相关的API 特性和辅料。

根据我国《人体生物等效性试验豁免指导原则》，BCS1 类和BCS3 类的药品需满足不同的条件，见表2。

不难看出，BCS3 类药物生物豁免的难点在于处方Q1 与Q2 一致; BCS1 类药物生物豁免的难点在于证明其高渗透性。

有别于溶解性和溶出数据的简单易获取，渗透性数据的提供并不容易，有些渗透性试验的成本甚至超过了体内生物等效性试验的成本。

下文从溶解度、渗透性、溶出和辅料4 个方面阐述BCS 豁免应注意的问题。

2. 1 溶解性

溶解性一般要求采用原料药进行研究。文献数据往往由于数据不充分而难以评价。

溶解度应在( 37 ±1) ℃、pH 值1. 0 ～ 6. 8 内的水介质中测定。通常包括pH = pKa，pH = pKa + 1，pH = pKa － 1，以及pH =1. 0 和6. 8 这几个条件。

若pKa 不在pH 值1. 0 ～ 6. 8内，也应选择充足的pH 点评价pH － 溶解度曲线。测定溶解度时每个pH 条件至少要进行3 次平行测定。

原料药加入缓冲液之后，缓冲液的pH 值需要再次测定。

上述方法测得的溶解度最低值可用于判定药物分类。

药物在缓冲介质中溶解后，应使用经过验证的含量测定方法测定API 的浓度，而非目测判断其是否溶解。

若观察到原料药的降解是缓冲液成分或者pH 值造成的，则也应该提交胃肠道稳定性研究部分的稳定性数据。

根据测量在pH 值1. 0 ～ 6. 8 内水溶性缓冲介质中药物溶解的最高剂量来确定药物的溶解度类别。

当某种药物的最大剂量能在pH 值1. 0 ～ 6. 8 内、完全溶解在小于250 mL 的水溶性缓冲介质中，可认为该药物是高溶解性的。

2. 2 渗透性

我国、WHO、EMA 和FDA 都支持采用人体药代动力学数据支持高渗透性。

我国指导原则允许使用文献数据证明高渗透性。对于文献数据的认可，一般来说，原研说明书、审评报告等资料中的人体药代动力学数据是可接受的。

也可以通过开展与静脉注射剂比较的生物利用度试验或质量平衡研究获得。

不论文献数据还是试验数据，都应有足够充分的受试者为吸收程度的可靠提供支持。

下列情况任意一项可作为高渗透性的依据: 

①绝对生物利用度≥85%; 

②原型药尿排泄率≥85% 或其他质量平衡数据证明吸收≥85%，且药物在胃肠道中稳定。绝对生物利用度和原型药尿排泄率，一般比较容易从说明书中获得具体数值，对于质量平衡数据往往难以界定。

EMA 对此作了更详细地阐述，采用质量平衡研究证明药物吸收程度时，纳入吸收份额的代谢物应确保是在吸收后代谢产生的。因此，当计算尿中排泄的放射性量时，应确保药物在胃肠道中没有降解或代谢。Ⅰ

型氧化+ Ⅱ型结合代谢物只能发生在吸收后，不可能在胃肠道中产生。因此，如果原型药尿回收量、尿与粪便中的Ⅰ型氧化和Ⅱ型结合代谢物的总和≥85%，质量平衡研究的数据可支持完全吸收。

FDA 和我国指南未明确要求代谢产物的类型，但采用质量平衡研究数据时，应证明药物在胃肠道中稳定。

一般情况下，不能将粪便中的原型药物归属于被吸收范围内，因为粪便中的原型药物很可能来自于胃肠道未被吸收的部分。除非有数据支持粪便中的原型药物来自胆汁排泄、肠分泌，或者某些不稳定的代谢产物通过微生物的作用转回了原型。

如果无法采用上述人体数据证明高渗透性性，也可以采用其他方法证明。

我国指南、WHO 和FDA 指南都允许采用肠道通透性数据证明高渗透性。EMA指南未提及是否可采用其他方法证明高渗透性。

肠道通透性测定方法包括人体体内肠道灌注研究、合适的动物模型进行的体内或原位肠道灌注研究、离体人或动物肠道组织的体外渗透性研究以及单层人工培养上皮细胞的离体渗透性研究。其中，Caco － 2 方法由于成本低廉而较常使用。

但该方法只适用于被动转运的药物( 药物的外排率应小于2) 。判断药物被动转运的依据:

 ①药物在人体内呈线性药代( AUC、Cmax与相关临床剂量之间呈线性) 。

②表达已知外排转运体的适当检测系统证实无主动转运机制，比如证实渗透性不随药物起始浓度变化或与转运方向无关。

药物不同起始浓度一般采用最高剂量溶解于250mL 水中的药物浓度的0. 01，0. 1 和1. 0 倍测定体外渗透性。

体外渗透性与转运方向的关系通过外排比衡量，如在给定的药物浓度中，细胞膜基底侧端－ 顶端方向和顶端－ 基底侧方向的表观渗透率( Papp) ＜2。

外排转运体的功能性表达应采用双向转运研究证明所选择外排转运底物的非对称渗透性。

外排转运底物包括地高辛、长春碱等表3 中的底物。

采用Caco － 2 等体外模型进行渗透性研究时，应进行充分的方法学验证，并提交方法学验证数据。

推荐使用渗透性为0、低( ＜ 50%) 、中( 50% ～ 84%) 和高( ≥85%) 的模型药物建立试验渗透性数据与人体内药物吸收程度的顺序关系，方法学验证中应使用足够数量的模型药物表征全渗透范围( 推荐每个渗透类别高、中、低至少5 个模型药物) 。模型药物可选用指导原则附录中提到的药物，见表3。

而且，每个检测样本应至少平行3 份，以提供可靠的药物渗透性估值。

建立的方法应对低和高渗透性药物具有区分力。在试验前和试验后应通过合适的指标来确保Caco － 2细胞单层的完整性，并额外通过渗透性为零的药物证明。

对于人体药代动力学方法，一般来说单一的研究已足够充分。若单一的渗透性研究不足以充分说明药物的渗透性类别，建议采用2 种不同的研究方法。当不同试验类型的研究结果存在矛盾时，应考虑用人体数据替代体外或动物数据。

2. 3 体外溶出

批次要求使用BCS 豁免方法时，一般要求选择商业生产批的代表批次( 要求同BE 批，除另有规定外，不少于10 万片或1 /10 生产量，二者取其多者) 。

应采用药典规定器材和步骤进行方法学验证。介质要求一般情况下，使用溶出介质500 mL:

①0. 1 mol·L － 1 HCl 或者不含酶的模拟胃液; ②pH4. 5 缓冲液; ( 3) pH6. 8 缓冲液或者不含酶的模拟肠液。

有明胶包衣的胶囊和片剂，则可以采用含酶的人工胃液和肠液。如果最低pH － 溶解度与上述条件不同，还应增加额外研究，或采用纯水。不应添加有机溶剂和表面活性剂。

变异需要至少12 个单位制剂进行溶出曲线的测定，变异系数在早期溶出的点( 如10 min) 时不应超过20%，在其他时间点不应超过10%。变异系数太高时， f2 因子的计算不准确，不能得出溶出相似的结论。

溶出度测定应进行方法学验证，并提交相应方法学验证数据。

溶出曲线相似性比较极快速溶出( 受试制剂与参比制剂在15 min 内溶出均超过85%) 或快速溶出且f2 因子≥50，比较相似因子时，应至少包括: ①3 个非零点; ②两制剂之间的采样点相同; ③每个时间点取12 个单位的均值; ④存在多个规格的品种申请BCS 豁免时，应比较每一规格的受试制剂与相应参比制剂的溶出曲线。

2. 4 处方要求

对于所有的BE 豁免，应评估受试制剂和参比制剂之间辅料的差异对体内吸收潜在的影响，应考虑药物性质和辅料效应。应考虑辅料对吸收的影响如对溶解度、胃肠动力、驻留时间和肠渗透性方面的影响。

可能影响吸收的辅料包括糖醇类( 如山梨醇、甘露醇)和表面活性剂( 如吐温80、月桂醇硫酸钠) 。

辅料对吸收的影响应从辅料用量、辅料对吸收影响的原理、药物吸收性质3 个方面评估。

辅料的量对吸收影响的证据可以援引文献、普遍认知或已完成的BE 研究。对于BCS1 类药物，应重点关注可能会降低吸收速度和程度的辅料。吸收较慢但完全的药物，也应考虑辅料增加吸收速度的情况。对于影响药物吸收的辅料，应保持与参比制剂对应辅料Q1 相同，Q2 相似。

对于Q2 相似的判定，建议与参比制剂对应辅料相比偏差在± 10%以内。当使用新的辅料，或者常用辅料用量远超过常用量时，要补充提交该辅料的使用是否影响制剂生物利用度的证明资料。采用与口服溶液剂进行相对生物利用度比较，证明辅料对吸收的影响是其中一种途径。

也可采用其他数据证明辅料对吸收的影响。

对于BCS3 类药物，要求药物制剂必须与参比制剂含有相同的辅料组成，辅料的用量应与参比制剂相似或相同。

对于辅料用量相似的判定，可参考《已上市化学药品变更研究的技术指导原则( 一) 》中关于辅料变更中Ⅱ类变更的要求。具体如下: 与原研处方相比，以下改变是可以接受的: 

①辅料技术等级的变化;

②以参比制剂片重的百分比( w /w) 表示，小于或等于以下范围的辅料变化，如填充剂( ± 10%) ，崩解剂［淀粉( ±6%) ，其他( ± 2%) ］，粘合剂［( ± 1%) ］，润滑剂［硬脂酸钙或镁( ± 0. 5%) ，其他( ± 2%) ］，助流剂［滑石粉( ± 2%) ，其他( ± 0. 2%) ］，包衣( ± 2%) ; 

③与参比制剂相比，所有辅料改变的总和不应超过片重10%。

3. 1 数据来源

基于BCS 分类的生物豁免，原则上，任何关键性数据均应由研究者开展研究证实。由于文献报道的数据具有某些局限性，不建议研究者采用说明书以外的文献数据作为关键支持资料。

药品说明书是药物研究过程中大量试验证实的结果，经过了审评部门的审核，是可供参考的可靠文献数据来源。

此外，某些情况下还可参考监管部门公开发布的数据。

3. 2 数据内容

根据BCS 分类，应分别提供溶解性数据( 1 类和3类) 、渗透性数据( 1 类) 、试验制剂和参比制剂的溶出数据( 1 类和3 类) 、试验制剂和参比制剂之间各辅料用量对比( 1 类和3 类) 。

3. 2. 1 溶解性数据

高溶解性支持数据应包括以下信息: 试验方法的描述，包括分析方法和缓冲液的组成; 药物活性成分的化学结构、分子量、性质( 酸、碱、两性或中性) 和解离常数; 按溶剂pH 值，药物溶解度和溶解最大规格制剂所需溶媒量列表，总结试验结果( 平均值、标准偏差和变异系数) ; 平均pH － 溶解度特性图等。

提供的溶解性数据应注意: 

①重复次数应足以对研究数据进行统计估计; 

②提供药品加入缓冲液后介质的pH 值是否发生变化的信息;

③提供分析方法的验证报告及相关方法的标准操作规程( SOPs) ; ④提供报告数据的精密度信息; 

⑤在平衡条件下采集数据; 

⑥含量测定方法应经过方法学验证并能区分API 及其降解产物。

所有方法学验证数据及含量测定数据均应提交。

3. 2. 2 渗透性数据

高渗透性支持数据应包含对试验方法的描述，对于人体药代动力学研究，研究方案设计和使用方法信息应与药代动力学数据同时提交; 对于直接渗透性研究方法，需要说明方法的适用性。

Caco － 2 方法的方法学验证报告应包括所选择模型药物列表及其人体吸收程度数据、模型药物的渗透性数值( 包括均值、偏差、变异) 、模型药物的渗透性类别以及吸收程度－ 渗透性拟合图，并标记有低/高渗透性界值和所选内标。

同时应描述研究方法、供给测药物浓度、分析方法、渗透性计算方法、外排转运信息。

渗透性研究中的药物浓度应合理。Caco － 2 方法应包括中、高渗透性模型药物作为内标以证明方法的一致性( 与被测药物一起构成灌注液或供给液) 。

内标物的选择应考虑与被测物的相容性，如不能表现出明显的理化或渗透相互作用。当无法在被测药物的渗透性评估中加入内标时，内标应在评价被测药物相同的单层细胞中测定。

内标物的渗透性应在不同试验中一致，包括方法学验证。试验结束后应评估药物的平均浓度和内标回收率。

回收率＜ 80%，应评估质量平衡包括细胞膜上的残留药物。一般选择介于中－ 高渗透性界值的高渗透性药物作为内标，以确定试验药物的BCS 分类。

当试验药物的渗透性等于或大于高渗透性内标时，可证实其为高渗透性药物。

3. 2. 3 体外溶出

溶出数据应包含检测方法的信息，包括分析方法和缓冲液组成。常释制剂溶出试验的简要描述包括批号、批量、有效期、规格和片重等; 列表呈现溶出数据的平均溶出量、溶出范围和变异系数，图示表示3种介质中两种制剂的平均溶出特性; 提供两种制剂在3 种介质中的溶出特性相似性的支持性数据等。溶出度研究数据中应详细描述溶出方法参数，例如体积、速度、以及设备型号等，并提供分析方法的验证报告及相关方法的SOPs。

对于前体药物，应该考虑转化部位是在肠道吸收之前还是之后，研究者可能需要提供活性代谢产物的体外渗透性试验。前体药物和活性药物的溶解性数据也可能是相关的。对于BCS1 类药品，在获得其渗透性数据的同时，还应提供药物的胃肠道内稳定性数据。

3.3 不能基于BCS 分类豁免的情况

非普通常释剂型基于BCS 分类豁免仅适用于固体口服常释制剂，缓控释制剂等调释制剂即使满足相关要求也不能豁免体内生物等效性。

治疗窗窄的药物治疗窗窄的药物不能豁免体内生物等效性，如茶碱、卡马西平、米诺地尔、苯妥英钠、丙戊酸钠等虽属于高溶高渗的BCS1 类，但由于治疗指数小，仍需要进行体内生物等效性试验。

口腔吸收制剂BCS 分类是基于胃肠黏膜的渗透和吸收，因此不适用于口腔吸收制剂，如舌下片、颊下片等。

需要注意的是，虽然化合物的渗透性一般针对化合物游离态而言，不同的成盐形式可能会改变化合物的溶解度、溶出度和胃肠道稳定性。

化合物的成盐形式发生了改变，则溶解性、渗透性、溶出度和胃肠道稳定性数据应重新进行考察。

总之，基于BCS 的生物豁免应慎重评价各项指标。本文内容仅从学术角度讨论生物豁免评价的关注点，不作为注册申报的依据。

详见原文，

中国临床药理学杂志, 第35 卷第3 期2019 年2 月

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