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稳定性研究——评估工艺验证期间开展实际规模理化研究的必要性

发布日期:2025-05-26 10:57:34   浏览量 :19
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理化稳定性是生物制品生产的核心要素,直接影响最终产品的质量、安全性和有效性。从辅助溶液到原料药和成品药,在整个生产和储存过程中维持稳定性需要密切关注温度、光照、剪切力、容器材质和顶空管理等要素。本文深入探讨了生物制品生产各阶段保持理化稳定性的关键考量,重点阐述了适宜储存条件的选择、容器的选用以及风险缓解策略的作用。

同时探究了何时可借鉴小规模稳定性数据,何时必须采用完整生产规模数据。尽管小规模研究在模拟最差条件并提供初步数据方面具有价值,但在高风险情境、长期储存要求或监管规定等条件下,仍需开展实际规模研究以确保稳定性评估的可靠性。通过理解和应对这些因素,生产商能够确保单克隆抗体(mAbs)等生物制药产品的完整性,满足法规要求,并坚守产品质量的最高标准。

稳定性研究的策略应用

工艺辅助溶液是用于促进生物制品生产各阶段的工艺专用试剂或溶液,但不属于最终产品组成部分。这些溶液在细胞培养、纯化和制剂工艺中发挥关键作用。以单抗生产为例,工艺辅助溶液包括层析分离用缓冲液(如离子交换用的磷酸盐缓冲液)以及细胞培养用的培养基或补料溶液。生物制品行业普遍认可使用能准确代表商业化生产规模的小型研究稳定性数据。

活性物质中间体(Drug Substance Intermediates, DSIs)是活性成分经部分加工后尚未完全纯化或成型的中间形态。这类中间体产生于生物制造的早期纯化阶段,需通过后续加工才能形成最终原料药。对于单抗产品,典型的DSIs包括初步澄清后的收获细胞培养液(HCCF),或已完成蛋白A捕获但尚未进行最终精纯和病毒过滤的部分纯化单抗溶液。这些中间体通常在受控条件下储存以维持稳定性和质量,直至进入下游工序。生产商必须明确中间体特性,通过内部数据建立工艺限度,确保其在既定工艺范围内的稳定性。虽然可采用小试或中试规模数据,但工艺开发人员必须通过实际生产规模验证其适用性。

活性物质(Drug Substances, DS)指经过纯化与表征、拟用于制剂生产的活性成分。对于单抗产品,原料药是完成关键生产步骤(如细胞培养、收获澄清、捕获、精纯层析和病毒过滤)后获得的高纯度抗体溶液。需全面检测其关键质量属性(CQAs),包括效价、纯度和聚集体等。原料药通常以液体或冻存形式在严格控温条件下储存,直至用于成品药生产。

长期稳定性研究不能完全依赖中试规模原料药数据。法规要求长期稳定性计划必须包含至少三个实际生产批次的数据。尽管申报时中试数据可能被接受,但这些仅作为临时措施,企业必须承诺将前三批上市后生产批次纳入长期稳定性研究。该要求确保数据能真实反映商业化生产的实际条件、工艺和容器系统。中试批次使用的容器和储存条件应尽可能模拟生产规模,但仍不能替代实际规模批次的稳定性数据。

成品制剂(Drug Product, DP)是完成制剂配方和包装、可供患者使用的终产品。单抗成品药需将原料药与稳定剂、缓冲液等辅料配伍以确保稳定性和给药性能。制剂经过无菌过滤后分装至最终容器(如西林瓶、预充针或卡式瓶),经包装贴签后上市流通。通过无菌检查、效价测定和外观评估等严格质控确保产品符合所有监管标准。虽然申报时可包含中试规模稳定性数据,但必须同时承诺将前三批上市后生产规模产品纳入长期稳定性计划。

储存容器特性对单抗及蛋白质理化稳定性的影响

欧洲药品管理局(EMA)列举了治疗性蛋白质常见的稳定性问题,包括:

  • 脱酰胺化(天冬酰胺和谷氨酰胺侧链水解)

  • 残基氧化(影响甲硫氨酸、组氨酸、半胱氨酸、酪氨酸和色氨酸)

  • 聚集现象(单体或天然多聚体的共价/非共价结合)

  • 糖蛋白不稳定性(尤其唾液酸残基易水解)

成品药稳定性因具体特性和剂型而异。表1总结了评估蛋白质稳定性时常用的储存容器参数,用于判断中试或实验室规模数据能否代表生产规模条件。

表1、储存容器参数及其对原料药质量属性的影响

参数
对质量属性的影响
温度
精确控温对防止蛋白质变性、聚集和活性丧失至关重要。温度偏差会加速脱酰胺化或氧化等化学降解,降低单抗疗效和有效期。温控储存及温度变化速率受控时风险可忽略。
光照
单抗易发生光降解,导致甲硫氨酸残基氧化等化学修饰,破坏结构完整性和治疗效能。使用避光容器时风险可忽略。
剪切力
混合剪切力会破坏蛋白质结构,可能导致降解、聚集和亚可见颗粒形成。对于原料药及其中间体,采用功率体积比(PV)和叶尖线速度等匹配参数时风险可忽略。
容器材质
塑料容器可能导致蛋白质吸附和浸出物引入,而玻璃容器存在分层风险,可能释放亚可见颗粒至制剂中。为增强稳定性研究灵活性,可采用小型不锈钢容器或稳定性研究专用瓶,在最小化资源消耗的同时精确模拟生产规模储存条件。
顶空气体
容器顶空中的氧气会加速水溶液剂型成品药的氧化降解,导致pH稳定性丧失和整体疗效下降。该现象在蛋白质对氧化应激高度敏感的生物制剂中尤为显著。虽然氮气等惰性气体可缓解氧化应激,但缺乏针对性研究数据。
西林瓶顶空体积
顶空体积不仅影响空化现象,还与蛋白质稳定性和潜在聚集相关。优化顶空体积对维持蛋白质稳定性至关重要——过量顶空加剧氧化应激,不足顶空则产生促聚集压力条件。
容器密封性
密封不良会导致污染、pH不稳定及空气/水分渗入引发的氧化。

面向未来的稳定性评估转型

为优化稳定性评估,生产商应主动运用小规模研究模拟最差条件(包括极端储存时长、温度范围和应力条件),在非强制要求时减少实际规模研究需求。该策略既能解决风险,又可提高资源效率。实际规模研究应仅限于高风险场景或法规强制要求的情况,在确保合规性的同时实现高质量数据的高效利用,最终保障产品质量和监管符合性。


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