II 期开发

I 期工艺和 DP 形式可用于 II 期研究。生物制药的后期 DP 开发由多个活动定义，分为三个阶段，即 II 期、关键研究/III 期和PPQ/商业发布，如表 1和图 1所定义。由于多种因素，包括重新设计制剂以确保质量、效力和安全性，同时满足患者舒适度和依从性、生产、分销和监管要求的多项要求，这些活动比早期开发需要更多的劳动力和材料。最终，执行的研究和获得的信息旨在为 BLA 的 DP 部分提供全面的数据和信息包。

QTPP 和分析方法

商业化 DP 是配制在最终封闭容器和递送装置中的 DP，它是在关键性 III 期临床试验启动时推出的（图 1）。为此，QTPP中概述的 DP 要求需要与商业化的最新特性保持一致，包括 DP的最终设计、处理和递送以及在II 期尽早的营销和销售预期。对于家庭使用的产品，通过使用 PFS/自动注射器组合或其他在体递送装置，可以显著提高患者的依从性和舒适度，同时提高室温稳定性，使患者更容易操作。这些以患者为中心的考虑是以患者为中心的设计的基础，而这对于成功的产品是必不可少的。例如，如果疾病是 RA，则需要方便的 PFS。相比之下，对于肿瘤，IV 可能是可以接受的。应在 II 期试验中期完成对商业制剂和容器/封闭系统的潜在特性的预测，以配合最终下游工艺的开发，从而能够在 DP 工程和临床批生产之前收集足够的长期稳定性数据。这给 DP 团队带来了负担，他们必须在 II 期剂量探索临床研究期间开始开发商业制剂，而此时对商业目标却一无所知。但是，可以使用来自市场上已有的类似产品的信息、II 期研究设计、动物模型研究和来自营销团队的信息来设计制剂的边界，以及定义目标容器/封闭策略。表 3的质量TPP 中显示了一个示例，展示了 mAb 液体 DP 从早期产品要求到后期要求的转变。值得注意的是，剂量已从基于体重变为固定剂量，目标剂量已设定为 150 mg。对于通过皮下注射在家中给药的产品，这相当于将浓度设为 150 mg/mL，从而为产品设定新的浓度目标，并且能够将产品浓度提高到 175 mg/mL 或更高，从而允许过度浓缩并从工艺中回收材料。与此同时，对工艺能力的了解也越来越多，因此可以严格控制质量属性目标，从而生产出更安全的产品。此时定义给药装置很重要，例如 PFS、PFS/自动注射器或随身装置等，因为它们将引入新的结构材料，从而为 DS 带来新的接触面，并可能修改制剂赋形剂。此外，这些例子被视为组合产品，需要额外的监管指导。

在定义商业 DP 的属性的同时，重要的是细化关键质量属性 (CQA)，以便通过制剂设计尽可能地测量和控制它们。根据产品的商业需求，例如增加室温下的储存时间，如果质量属性的数量增加并影响产品的效力或安全性，则它们可能成为 CQA。根据 CQA、I 期稳定性研究的信息和商业容器/封闭系统，可能需要开发额外或新的分析方法，例如 PFS 中柱塞的松动和滑动力的变化、表面活性剂稳定性随时间的变化、 PFS 中的硅油微滴，或导致效力变化的翻译后修饰，例如氧化、异天冬氨酸形成或脱酰胺。虽然异天冬氨酸的形成和脱酰胺是分子结构所固有的，主要受序列环境和 pH 的影响，但氧化可能来自多种来源，包括用于隔离器和灌装/封口设备灭菌的气相过氧化氢、由于金属污染和与聚山梨酯的反应而形成的活性氧，以及各种赋形剂与氧的反应。这些应尽早进行评估。应与分析开发团队合作为制剂开发研究开发其他检测方法，因为最终需要在 QC 环境中进行验证。如果用于制剂开发的方法与为 QC 实验室开发的检测方法不同，则应设计计划来证明方法的可比性，以避免开发和临床批次的稳定性概况发生变化。

制剂开发

临床前/ I 期开发的制剂注重速度，而 II 期开发的制剂则用于关键或 III 期临床研究和产品商业化，因此对稳定性的要求更加严格，以患者为中心的设计更加重要。除细胞疗法和一些病毒载体外，大多数生物制药的预期是在 2-8°C 下储存至少 2 年，并在室温下额外稳定保存长达一个月。这意味着形成亚可见和可见颗粒的可能性大大增加，翻译后修饰也增加，这可能导致效力降低或形成颗粒。还需要考虑与容器和输送装置的新表面的相互作用。理想情况下，产品位于最终容器封闭件中，并带有输送装置，例如 PFS 的自动注射器或与小瓶结合的随身装置。实际情况是，剂量尚不清楚，皮下还是静脉注射可能也不清楚，同样，使用哪种输送装置也尚未确定。如果已知其中任何一个，则可以将这些信息纳入制剂和 DP 设计中；如果不知道，那么制剂师将需要灵活性和耐心。最近有文章总结了制剂中的赋形剂及其类别，用于mAb 和高浓度 mAb 的赋形剂， 关于质量源于设计概念，和药品工艺开发，以确保GMP规模的生产准备就绪。对于 mAb，最常见的制剂重新设计是增加浓度以适应更高的剂量，并使用带有自动注射器的预充针进行自我给药。增加的剂量使浓度接近 200 mg/mL 及更高，并将之前的皮下给药限制从 1.5 mL 推向 2 mL 及更高，这可能需要使用非标准 PFS 或体内注射器以方便患者。所有这些都会以多种方式增加开发时间，并且需要在开发时间表中加以考虑。PFS 的开发将需要额外的研究，包括在硅油存在下的稳定性、额外的表面接触相互作用、气泡大小等。较新的 PFS 系统不再使用硅油，而是使用烘烤或交联硅油系统，应在开发过程中进行探索，同时评估材料供应链和可容纳这些较新系统的灌装/完成 CDMO 的可用性。随着新 III 期/商业制剂的开发，将这些制剂与 I 期临床研究中使用的制剂进行比较非常重要。稳定性特征的显著变化可能导致临床安全信号的变化，应避免这种情况。如果浓度、时间/温度特征、容器/封闭系统等之间的差异不可避免，则应充分了解并与临床和监管团队讨论。根据与 I/II 期研究中使用的制剂的变化程度，可能需要在 III 期临床试验开始前进行交叉或生物等效性临床研究。

支持制剂开发的附加研究

除了重新制剂外，可能还需要进行各种其他研究，包括运输研究、光稳定性研究、更新的使用中稳定性研究、额外的容器/封闭系统研究以及可能的装置兼容性研究。根据 DP 特性和计划的临床方案，可能还需要开发匹配的安慰剂。虽然可能已经进行了初步的运输或模拟研究，但在开发商业制剂的过程中，重要的是结合通用运输研究和定义的振动和冲击来模拟现实世界的物流，并确保定义可以保持 DP 稳定性的制剂。在这里，重要的是要么在公司内部拥有一个经过验证的运输方案的团队，要么与一家拥有经过验证的运输模拟流程的公司合作，该公司在运输过程中遇到的不同压力对生物制药产品质量的影响方面有经验。这些研究应与冻-融和长期稳定性相结合，用于确定最终的商业制剂。在商业制剂开发之初，应根据 DP 生产条件和预期使用暴露情况进行规模缩小的光稳定性研究，以了解是否有任何残留物特别容易发生光降解，以及是否需要过氧化物清除剂、羟基自由基清除剂或金属螯合剂等赋形剂来减少 DP 的光降解。这对于保护使用家用注射剂的患者的安全尤为重要，因为家用注射剂可能会无意中暴露于紫外线或长期暴露于可见光，最近的研究表明，这也会导致降解。

除了运输和光稳定性之外，可能还需要更新使用稳定性研究以支持 III 期临床试验和商业化。在此阶段，应根据具体情况进行更新。应评估早期使用研究，以确保早期使用中兼容性研究中的构造材料支持当前的设计、国家要求和 IV 袋的可用性。虽然最终的微生物挑战研究要等到 PPQ/商业发布准备开始后才会进行，但如果产品需要重新配制，则进行微生物挑战研究可能会有优势，以便根据具体情况在 III 期临床试验点或家庭给药期间轻松处理。这应根据具体情况与临床团队和药房协商决定。

容器封闭系统

在过去的二十年里，主要的容器封闭系统已经发展到包括新的小瓶类型（玻璃/塑料/混合）、多种 PFS 配置（硅油、烘烤或交联硅油、塑料和带有 Gore 塞子而不含硅油的新玻璃 PFS）。这些都需要根据产品需求在药物开发过程中考虑。商业容器封闭系统可以极大地影响 DP 的稳定性。虽然通常使用全氟聚合物涂层橡胶塞来防止固化和其他化合物渗入 DP 溶液，但容器接触面和气体渗透性会影响 DP 性能。塑料小瓶的气体交换率比玻璃高得多，从而导致更高的氧化率。制剂成分，包括缓冲液、pH 值和赋形剂，会导致玻璃小瓶水解和分层，从而导致金属释放和玻璃薄片形成。高表面积和低蛋白质浓度会导致产品损失，固定针头注射器针头的胶水、PFS 中的氧化钨和 PFS 中的硅油都会影响产品质量，导致聚集、不可见和可见颗粒形成和氧化。有各种类型的涂层和配置可供选择，包括无硅油注射器、 塑料瓶和具有多层屏障以防止气体渗透的注射器、具有纯二氧化硅层的玻璃瓶和其他可以克服特定药品在商业化过程中的问题的配置。如果要为 III 期临床研究和商业发布开发组合产品，那么在开发 III 期/商业制剂期间，DP 兼容性将是必要的。组合产品包括使用 PFS、PFS/自动注射器组合和带有体内输送装置的药筒等组合。喷射速率、针头长度、针头直径、装置温度、保持时间和装置渗出液等参数都可能影响药品的质量、效力和最终安全性。

初始制剂稳健性研究

使用实验设计 (DoE) 进行的稳健性研究将展示影响工艺的因素与工艺输出之间的关系。完整的 DoE 研究应在制剂开发完成并获得代表性 III 期工艺材料后尽早进行。这将使我们能够在设定 III 期和商业批次的规格之前定义赋形剂和其他制剂范围。由于赋形剂生产商和批次不同、缓冲液制备、API 浓度等不同，生产工艺及其产生的制剂组成将具有一些固有的可变性。为了解释这种可变性，对重要参数设置了限制。例如，pH 目标可能是 pH 6 ± 0.25，聚山梨酯目标可能是 0.02% ± 50% (w/v)。需要充分了解每种赋形剂、生物浓度、温度范围和储存时间的限值，并通常使用 DOE 方法定义它们对产品质量和稳定性的影响。应仔细规划这些研究，并对结果进行评估，以确保分析到位。分析结果有意义，可用于提供生产参数的限制，并预测稳定性计划预期的杂质限度和固有变异性，以便可以定义产品概况限度，从而保证质量、效力和安全性，而不会强制拒绝一批产品或过度缩短产品的储存稳定性。应选择一种设计，以确保影响产品质量、效力和安全性的参数，这些参数可以在开发后期通过其他参数进行增强。

DP 工艺开发

在制剂开发过程中，必须了解产品在 DP 生产过程中会遇到的压力，并调整制剂以应对这些压力，因为它们可能导致聚集、颗粒形成、氧化、渗出液杂质、生物负荷问题、无菌性问题以及解冻或稀释后混合不完全。虽然大多数大型生物制药生产商的单元操作定义明确，但最近越来越多的“虚拟”公司和小型生物制药公司将制剂和生产外包给不同的 CDMO，这可能会使这一部分流程具有挑战性。因此，这需要制剂团队与将进行 DP 生产的公司密切合作。在早期开发期间，选择基于平台过滤器、混合和管道/泵送兼容性的缩小研究就足以了解是否需要解决任何重大问题。应使用安慰剂或蛋白质溶液（如牛血清白蛋白(BSA)）进行大规模冻融，以确定解冻参数。在开发的后期阶段，失败的可能性和成本急剧增加，潜在的制剂调整可能会导致额外的临床研究和时间表延迟，从而使这成为 DP 开发过程的关键部分。同样，这项工作应与预期的 DP 生产商密切合作完成，因为搅拌器、过滤器、转移容器、泵类型、泵速、管道/泵送配置和管道灭菌过程的配置多种多样，这些都会影响最终产品的质量。对于冻干产品，开发冻干周期（包括冻干过程的设计空间并考虑扩大规模和转移）非常重要。这些研究与制剂稳健性一起将构成定义 CQA 的基础，以及确保产品一致和高质量的过程控制策略。

原文：K.Sampathkumar, B.A.Kerwin, Roadmap for Drug Product Development and Manufacturing of Biologics. Journal of Pharmaceutical Sciences, 2024.