关于将质量控制、生物相关和临床相关溶出度检测用于药物开发注册和商业化的行业观点

翻译：华溶应用中心

审核：工业药剂发烧友

一、简介
最近的趋势表明，与体内行为相关的溶出方法的描述的激增，包括诸如生物相关生物预测和临床相关的术语。这些术语在文献中经常互换使用，并且不一致。为了使行业与监管机构在标准术语上保持一致，以促进科学协作并促进一致的监管提交。本文的目的有两个方面:第一，提出术语的一致性，第二，描述每种类型的方法在药品开发和质量控制中的功能和适用性，包括潜在的好处和局限性

二、历史观点和近代演变的驱动力
速释产品（IR）的质量控制（QC）溶出度试验的目的和期望以及溶出度数据评估的相关标准（如规范）都在不断完善。人们普遍认为溶出度是唯一能监测体外药物释放速度和程度的批量释放试验，该试验常被用作替代方法，以确保体内性能的一致性。历史上，开发质量控制溶出度试验的重点是获得可接受的变异性（ICH Q2（R1）指南），同时在合理的时间内实现对工艺参数变化的区分性。基本假设是，如果药物批次在选定的溶出度测试中显示出“相同”，它们将与关键临床研究中使用的批次相比的体内性能相似，从而保持安全性和有效性的联系。溶解曲线无论是在拟定的QC方法中获得的，还是在SUPAC要求的多介质溶出中获得的，都被用于评估开发中的产品一致性或证明批准后变更的合理性。
20世纪70年代，随着标准化（USP装置1和2）试验的发展，以及1997年美国食品药品监督管理局（FDA）采用溶出度指南，溶出度试验首次得到广泛应用。在此期间，选择具有假定体内相关性的测试是相当简单的，因为大多数正在开发的分子具有足够的溶解度(即，生物药剂学分类系统 (BCS) 1和3)，并且使用相对简单的常规片剂/胶囊制剂。简单的生理相关pH值的水溶液缓冲液，如pH为1.2 (0.1N HCI)的盐酸或pH为6.8的磷酸盐缓冲液，通常是合适的测试介质，并获得了一定程度的生物相关性。
在过去的二十年中，水溶性差的候选药物数量显著增加，大多数新的药物开发候选药物属于BCS II类。虽然这些新的原料药极大地增强了工业界寻找新的分子疾病靶标的能力，但它们也给处方和工艺开发带来重大挑战。这些挑战在一定程度上使得配方、制造和给药技术方面取得重大进步，以满足速释和缓释的需求。无定形固体分散体、基于脂质的配方和颗粒工程方法通常用于递送难溶性化合物。制药工业中的这种技术进步对传统溶出试验的生物活性提出了重大挑战，这将在本文件后面讨论，并且需要在溶解领域取得进展，以提供额外的工具来预测产品性能(例如，开发与生物相关的溶解方法)。
另一个驱动力来自溶出开发领域。与了解分子和细胞水平的药物性能相似，近年来大量的科学出版物证明了对预测体内药物释放和吸收及其与体外试验的相关性的强烈兴趣。这种兴趣激发了在开发模拟人体胃肠道 (GI) 的新溶出介质和设备方面的创新，进一步了解溶出机制，将溶出数据整合到建模和模拟中，建立体外测试和体内性能的相关性、并结合溶出和其他分析技术的创新。在产品开发的各个阶段使用多种溶出技术或多种溶出试验，结合计算机建模以促进制剂选择，已成为制药工业中的常见做法。
此外，监管环境的变化也是推进溶出方法发展的的新动力。质量源于设计（QbD）的出现再次将重点放在将质量测试与产品性能联系起来。因此，ICH Q8“行业、药品开发指南”指出，实现所需的安全性和有效性是药品质量的关键要素。因此，FDA和行业的一些介绍强调了在QC溶出试验中建立“临床相关性”的重要性，并提出了实现这一目标的一些方法。在QbD的概念内，在适当的情况下，可以使用临床相关溶出度方法和规范性论证，将溶出度试验所检测的产品的可接受变异性与临床相关性联系起来。

三、不同溶出方法的定义
许多不同的溶出术语似乎可以互换使用，同时对不同的，或是模棱两可的解释持开放态度。为了尽量减少这种混淆，我们提出了一组新的定义:
1) QC溶出法;
2) 生物相关溶出方法
3) 临床相关溶出方法。
QC溶出法
QC溶出方法的目的是检测常规产品制造期间的变化和/或产品储存期间可能对产品质量产生负面影响的变化。根据产品，这些变化可能与API、原材料或其他特定于制造工艺的关键属性相关。例如，QC溶出方法应能够识别已经过粒化或过压的产品，或其中API的关键属性(例如颗粒形态)或关键赋形剂(例如表面活性剂、制粒助剂、崩解剂、润滑剂等)发生有利变化的产品，如SUPAC指南(1995) 中所定义。此外，QC方法需要稳健且简单，使得其可以在典型QC环境中运行。因此，对于大多数IR和MR药品，在整个产品开发过程中建立的条件下，用常规USP装置1或2进行QC溶出。这些条件规定了溶解介质的pH、合成表面活性剂的水平 (如果需要)、温度、介质搅拌或确保可靠数据所需的任何额外关键步骤。
QC溶出方法的一个关键因素是验证该方法的有效区分力，如下所述。
生物相关溶出法
生物相关溶出方法的目的是试图模拟药物在胃肠道内将经历的不同生理环境，具有指导制剂选择和优化的总体目标，尽管这个方法不一定能推断和预测临床结果。这种方法在模拟不同体内环境(例如，胃、肠、结肠) ，或模拟食物对它的影响 (即，进食与禁食状态)它们还有助于模拟质子泵抑制剂 PPI) 或胃酸缺乏患者的剂量效应，或药物沉淀效应。生物相关溶出方法通常使用非标准实验条件和/或设备，诸如生理相关介质 (例如，SGF、FaSSif、FeSSiF等) 、非下沉条件、双相介质 (即，包括不混溶层，如辛醇以模拟渗透性)和多个隔室设备，或者它们模拟溶出和药物吸收的组合。术语“生物相关”和“生物重复”溶出方法经常互换使用。如上所述，生物相关方法可能能够预测体内实验的结果，也可能不能预测体内实验的结果
临床相关溶出方法
将通过特定方法获得的体外溶出数据与体内PK性能数据链接，建立体内外相关性(IVIVC或IVIVR)，来建立临床相关溶出方法。随着体外-体内-相关性的建立，临床相关溶出方法成为体内药物释放的预测。通常情况下，不可能建立完整的PK相关性;然而，该方法可用于通过经证实的药代动力学安全空间确保一致的临床性能。本节前面讨论的QC和生物相关溶出方法都可能具有临床相关性，只要它们能够证明IVIVC/R的某些元素。
应当注意的是，这些不同的定义并不相互排斥。如图1所示，三种方法都可以单独确认或预测药物的体内性能，并且它们甚至可以融合成一种具有生物活性的方法。另一方面，可以设想QC方法具有临床相关性，但是开发中使用的生物相关方法可能不适合作为QC方法实施，因为该方法缺乏稳健性或不满足局部和全局性(即，在60分钟内完全释放)。
这些术语之间的相互关系如图1所示。

图1: 说明质量控制、生物相关和临床相关出方法之间的关系 (不按比例)

QC、生物相关和临床相关溶出方法可以是三种不同的方法，用于不同的目的，如图1中大部分不重叠部分所示。传统意义上，QC方法将用于临床批次放行和注册稳定性测试的后期开发。产品经批准后，将QC溶出方法用于产品放行，作为确认产品一致性的措施。可以使用传统溶出设备的生物相关方法，替代生理相关溶出介质，可用于早期制剂开发。多种pHs中的溶出度也可视为生物相关溶出度测试的早期版本，目前用于评估SUPAC和同等国际框架内的配方和工艺变化。在QbD背景下引入了临床相关溶出方法的概念，并建议进一步了解工艺和PK参数的配方变化，最终确保仅“良好"产品被释放，不可接受的产品被拒绝。然而，我们可以设想这三种方法都有一定程度的重叠，甚至完全重叠。在图1中心所示的假设情况下，单一方法条件可满足生物相关方法 (即，SGF作为溶出介质) 、QC方法 (即，USP 2，50 rpm，全球可接受的稳健方法)和临床相关方法 (即，该方法可确认或预测人体PK) 的要求。

四、质量控制 (QC) 溶出试验的演变作用
直到今天，溶出度测试仍然是制药工业中一项重要的质量控制测试，用于批放行和稳定性监测。将溶出度测试用作质量控制工具是常见的做法，尽管存在一些微小差异但全球监管机构对该测试的要求达成了普遍共识。这可能是由于测试设备是标准化的而实验方法是有限的，并且包含在指导中，指导是良好对齐的。大多数质量控制溶出方法使用通用的标准测试程序，例如USP1或2号装置，500至900 mL的水缓冲液作为介质，具有足够的沉降条件，装置2的转速为50-75转/分，装置1的转速为50-75转/分。然而，近年来，这种传统QC角色增加了新的挑战。最显著的变化与使用溶出度作为QbD工具以及对临床相关溶出度方法的期望有关。
产品开发中的溶出度测试
许多药品制造商已将增强的产品和工艺理解整合到其开发战略中。因此，使用各种溶出方法(例如，生物相关和QC方法)来了解关键工艺参数对药物释放程度和速率的影响。在开发的早期阶段，生物相关溶出物(通常在内部开发并基于现有知识/最佳实践)可用于指导配方和工艺选择。根据API的理化性质和溶出参数的适当选择，可以同时进行QC溶出试验。在这些开发阶段，评估QC溶出试验对关键工艺和配制参数的敏感性。结果评估决定最终QC溶出方法。通常，在进入临床阶段3之前，产品开发集中于制剂和工艺参数的系统评估。这样做的目的是持续生产与3期关键试验中使用的批次相比具有同等安全性和有效性的产品。结果，在该开发阶段使用的溶出度方法条件最终确定或几乎最终确定为未来的监管QC方法。在工艺放大期间执行的实验提供了评估溶解方法的质量的良好机会，例如稳健性和辨别力，其由方法对关键工艺参数和关键材料属性的变化的敏感性定义
溶出试验和临床相关性
临床相关溶出度规范(CRS)可能是增强产品理解的关键因素。在QbD推出后，对CRS的强调开始出现。为了证明所需工艺“设计空间”的合理性，证明充分的生物性能至关重要。在缺乏体内研究的情况下，溶出度是评估充分生物性能的唯一分析工具。然而，存在这样的担忧，即溶出试验可能没有足够的灵敏度来识别工艺的变化，特别是在所提议的工艺设计空间的边缘处制造的变体，确实满足期望的体内性能。溶出方法(QC或生物相关)可能过于区分，从而限制工艺设计空间，或者该方法可能不敏感，从而支持可能导致不符合质量的产品释放的操作条件。为了解决溶解方法中的这种模糊性，提出了探索过程变量与生物性能之间的关系。通过建立这种关系，能够区分在各种工艺条件下制造的产品的支持体外溶出方法具有临床相关性。
几位作者提出了定义溶出试验和体内性能之间联系的方法
临床相关规范可通过传统生物利用度(BA)研究确定，也可通过建模和模拟确定。体内或计算机PK研究的结果可以是双重的: 如果所观察到的制剂变体的体外溶出曲线的差异也导致体内性能的差异，则可以开发体外体内相关性/关系(VIVC/R);对于表现出不同体外性能的制剂变体，如果在临床药代动力学方面没有差异，则通常是这种情况27，则可以定义“安全空间”，在该“安全空间”内确保生物等效性
可能并不总是需要进行体内研究，例如对于符合BCS 1或3标准的IR药品。一般认为，任何符合生物等效豁免测试标准的产品在患者中都具有合适的性能。对于符合这些标准的产品，指南中已定义了临床相关溶出方法和验收标准，也可用于QC目的。FDA关于BCS1类和3类产品溶出度测试的指南草案旨在将BCS生物豁免标准与QC放行测试联系起来。
了解标准QC溶出方法的限制条件
大多数情况下，QC溶解依赖于标准溶解装置，通常使用缓冲液作为介质，以及标准介质体积。这些参数引起可以限制QC方法的生物再灌注能力的基本约束，并且通常与介质的组成、模拟GI道的多个隔室的总体困难、不能解释渗透性和溶解装置的流体动力学有关。理解这些约束可以引导研究人员根据产品特性选择合适的方法。
历史上，质量控制实验室中最常用的介质是pH 1.2、4.5或6.8的水或缓冲液，无论是否含有表面活性剂来模拟胃液 (SGF，pH 1.2)和肠液(SIF，pH 6.8)。然而，这些常见的培养基在组成上不类似于生物胃或肠液，显示了缓冲液类型、离子强度和酶或表面活性剂(例如胆汁盐)的存在/不存在的差异。使用USP 1或2的QC溶出试验可以仅模拟一种胃肠道环境，例如胃或肠的一个部分。在人体中，药品在通过胃肠道时经历各种pH环境。
溶解度和渗透性通常在小肠内协同作用。对于高渗透性化合物，药物可以从该动态体内系统快速吸收和除去，促进进一步溶出。相反，标准溶解测试是一个静态系统，尽管已经有人试图改变介质的pH作为时间的函数，甚至引入溶解-渗透系统。对于具有低溶解度和高渗透性的BCS2化合物，在标准溶出度仪中的溶出度可显著低估体内溶出度，其中药物可被吸收并从肠腔室中去除。美国药典装置4开环设置允许运行pH梯度系统来模拟人类胃肠道。与装置1和2相比，其它USP装置在使用多个介质或改变搅动方面也提供

五、溶出度测试超出传统QC
溶出度试验已超出传统标准USP类型的方法。除了相对标准的QC溶出方法之外当今制药工业中使用的溶出试验包括各种不同的分析原理、仪器、介质以及与其他技术的组合。这是一个欢迎新想法或方法的开放领域。
生物相关溶出方法及其在早期开发中的应用
在生物相关溶出发育领域，已经并将继续进行大量的工作，以试图获得对主要胃肠道状况的更全面的模拟。
最常用于模拟肠道内不同区域的培养基已在文献中详细描述。pH、渗透压摩尔浓度、表面张力和缓冲能力等介质性能已在许多不同产品上得到广泛研究。除介质组成外，流体力学在建立IVIVC中发挥着关键作用。因此，一些生物相关溶出方法采用替代装置，以获得不能使用标准USP装置1和2实现的流体动力学(参见理解标准QC溶出方法的限制)。通常使用双相和多室溶解。在USP装置2溶出系统中使用生物相关培养基也是常见的。
使用生物相关溶出物的最重要和广泛采用的应用之一是在早期临床开发阶段，以实现“临床使能制剂”的评估。术语“临床使能制剂”用于增强药品，其通过各种增溶制剂策略解决药物的常见的次优生物药剂学特性。这些制剂的实例是无定形固体分散体(ASD)片剂、软凝胶胶囊(胶囊中的脂质)或具有无定形原料药的常规制剂、高溶解度亚稳态多晶型物、无水物、溶剂化物、高可溶性盐形式或共晶体。尽管这种制剂通常用于人类的早期临床开发(阶段1/2a)，但是药品的增强的生物利用度和在宽剂量范围内的改进的暴露已经成为将这些生物增强制剂向前推进到后期临床开发和商业化的驱动力。因此，基于生理学的溶出试验，例如人胃肠道中的生物相关溶出模拟药物释放，可用于评估生物药物风险，并区分不同类型的使能技术/制剂，以便建立有助于制剂选择的等级顺序
在缺乏足够的体内数据的情况下，溶解方法通常基于先前的知识和成功应用的条件，以支持过去的类似产品开发工作。因此，使用非标准溶出方法来评价临床使能制剂的关键特性，并且方法条件可以与用于QC方法的那些传统条件非常不同。例如，经常采用非下沉条件。戈登阿米顿和他的同事最近提倡使用一种微型胃肠模拟器来改变培养基/pH(pH1.2模拟胃液/pH 6.5模拟肠液)来模拟BCS2b类药物的体内溶出曲线49来自罗氏的一个研究小组主张以96-well的形式使用微型化的固有溶解工具，据声称该工具在适当的溶解介质的筛查中是有用的工具，并且表征发现/早期发育化合物的肠释放特征50。
在产品开发的早期阶段，当临床数据有限时，动物数据、由建模不同胃肠道区域的方法产生的生物相关溶出度数据、或进食状态与禁食状态的方法产生的生物相关溶出度数据、以及在计算机模拟中经常用于通知制剂筛查或早期临床开发。随着开发进程，有大量API和配方组成变量需要评估。与标准QC方法相比，生物相关溶出度可对这些变量提供更适当的区分。此外，生物相关溶出度的结果被越来越多地用作基于生理学的药代动力学建模工具，例如GastroPlus、SymCyp等。然后可以将建模和早期临床数据一起用于预测体内产品性能。因此，生物相关溶解是配方和工艺开发范式中的重要工具。
生物相关质量控制方法的局限性
虽然可能希望QC溶出方法具有一定程度的生物可预测性，但是使用生物相关溶出进行质量控制通常是不合适的。一个原因是两种方法的目的不同。在早期开发中，有大量API和配方组成变量需要评估，例如API属性、辅料种类、用量、工艺路线。与QC溶出相比，生物相关溶出在区分这些变量方面具有显著优势。相反，在阶段3及以后，制剂组成和所有这些变量基本上是固定的。QC方法的重点是要具有足够的能力 (敏感)，以确保制造过程在历史上产生可接受产品的既定条件下运行。因此，对于工艺和制造变更，与生物相关溶出度相比，QC溶出度更合适，尽管生物相关溶出度方法可能已成功用于内部评价以指导制剂或工艺变更在产品批准之前或之后
对生物相关溶出方法的另一个限制是它们通常成本高、复杂、耗时或劳动密集、难以转移或操作并且缺乏稳定性(例如对测试条件过于敏感)。这些特性通常被认为有足够的问题，以排除常规批放行的生物相关方法的使用，特别是因为它可能导致虚假的超出规格(OOS)结果，这可能直接归因于非稳定方法，而不是产品性能。此外，溶出方法的典型实践是包括下沉条件，并且在IR产品的Q时间点显示>80%的药物释放。这些要求对于确保体外一致性至关重要，但可能对体内可预测性产生不利影响。在一些情况下，生物相关方法应当能够为多种制剂提供等级顺序，例如比较结晶片剂制剂和无定形分散制剂，但是可能不能在合理时间(例如30分钟)溶解>80%的药物。这种不能限制此类方法用于QC目的。
由于上述原因，许多生物相关方法主要用于制药工业的开发目的。尽管正在努力拟合生物相关方法和QC方法之间的差距，但很可能这两种方法将继续在产品开发和生命周期中发挥独立但重要的作用，在开发和QC方法的常规制造过程中，主要关注生物相关方法。
临床相关溶出度:将体外溶出度数据与药物产品的体内性能联系起来
当前QC溶出方法的主要重点是通过增强产品理解来实现后期产品开发，并在产品获得批准后用作商业产品放行的质量控制方法。如果QC方法具有临床相关性，则这是理想的。如上所述，通过在临床PK研究中评估制剂变量，将溶出方法和结果与产品安全性和有效性联系起来，可以实现临床相关性。尽管希望完全了解关键质量属性对人类产品性能的影响，以便以这种方式更好地开发控制方法，但制药行业面临的一个障碍是，在大量制剂和工艺变体上收集临床数据是不切实际的(特别是，引入必要的制剂/工艺变异性以评估体内影响)。由于所需的资源，仅进行少数临床研究以支持典型药物开发周期中的制剂和工艺开发，并且不总是容易获得相关临床数据来指导临床相关规范的设置。
BCS分类系统可帮助开发临床相关溶出物。对于BCS1和BCS3化合物，在无实际体内数据的情况下，将80%的Q15分钟 (BCS3)和30分钟(BCS1)溶于500 ml0.01NHCI中，并轻轻搅拌，应视为具有临床相关性。对于BCS 2和4化合物，建立溶出度方法的临床相关性将需要将体外溶出度数据与体内PK数据联系起来，这可能由于上述限制而受到挑战
库克提出了克服这一障碍的一种方法。他建议利用来自人类早期临床研究(1/2a期)的信息，该信息可以使用液体和固体口服剂型，并且将来自多个早期临床研究的输出与基于生理学的吸收/药代动力学模型整合以获得体内溶出曲线。然后可以使用所有可用的体内信息开发体外溶出方法。本文作者提出的另一种方法是整合体外溶出度数据。当体外溶出方法处于最终开发阶段时，使用1/2a期临床保留样品，以评价最终溶出方法与产品在人体中的性能之间的关系(涵盖1-3期)。该方法还可用于比较不同的溶解条件，以选择最合适的溶解方法进行质量控制。使用PBPK建模和模拟工具，例如GastroPlus，也有助于从机械上了解体内制剂性能的重要因素，然后可用于指导体外溶出试验的开发。使用从开发早期使用的任何生物相关溶出方法收集的信息来指导后期QC方法的开发也是有益的。这可能将QC方法与早期临床研究数据联系起来，并有助于评估QC方法的鉴别能力。这种QC方法可以进一步开发，附加的人体PK数据变得具有临床相关性。这些QC方法可能适于区分影响体内性能的关键材料属性和工艺参数的变化，同时还保持质量控制和稳定性测试的稳健性
还应当认识到，作为监管质量控制工具的溶出度测试的使用，例如在临床供应品的释放中，可能在开发的早期阶段是不合适的，因为过程和制剂可能仍然改变，因此监测产品质量的方法似乎是足够的。在开发出制剂和溶出度试验，理解其关键属性，建立浴出度试验的临床相关性之前，其他技术(如崩解)可能是足够的和适当的。

六、行业和监管机构建议
除了如上所述由制药工业驱动的溶出开发的进步之外，许多与溶出相关的主题仍有待进一步探索。其中一个主题是如何在制药行业和监管机构之间明确沟通溶出度测试的不同作用，为未来发展方向找到共同点。本文为智商成员提供了一个论坛，以描述他们对不同类型的溶解方法的看法，并激发更多的讨论。调整行业和监管机构的建议如下:
增强生物相关溶解模型
生物相关溶解方法是产品开发的主要推动因素。它们经常在开发中用作体内制剂筛查的替代物，并且它们通常能够连接体外和体内产品性能。然而，由于上文“用于QC目的的生物相关方法的限制”一节所述的原因，生物相关溶出工具通常远不足以满足制药工业作为稳健的常规质量控制工具的实际需求。为了扩大用于QC目的的生物相关方法的效用，需要行业、学术界、溶解仪器公司和监管机构之间的强大合作，以开发下一代生物相关溶解模型。制药行业应继续在溶出模型和新仪器的开发中发挥积极作用，以弥补学术和工业应用之间的差距。
建立溶出方法的临床相关性
尽管制药行业欢迎临床相关溶出度规范的概念，但符合全球监管预期的实用成功策略仍在不断发展。制药行业对制定临床相关规范的实用方法非常感兴趣，并且正在为新产品开发投入大量内部资源。将临床性能与体外溶出试验联系起来通常需要整合临床和CMC开发。根据临床相关溶出度概念，某些监管指导文件(如SUPAC指南)可能需要重新检查，以与当前思维一致。
监管机构与制药行业或制药公司之间的公开讨论和知识共享是实现这一目标的一个非常重要的步骤。IQ协会成员公司已在一份出版物中汇编了我们对这一主题的看法，该出版物可作为此类讨论的基础。

七、结论
本文总结了由各制药公司组成的IQ协会成员对溶出试验在早期配方和工艺开发以及QC中的不同作用的看法。一般认为溶出试验是药物开发过程的组成部分。本文提供了生物相关、临床相关和质量控制溶出度方法的定义，并探讨了它们之间的相互关系。设计质量控制溶解方法以检测在常规产品制造期间的变化和在可能负面影响产品性能的产品储存期间的变化。质量控制方法的主要目的是确认商业产品在放行时和在产品保质期内的批次间一致性。生物相关溶出力试图通过使用生理相关介质以及标准和非标准设备和条件来模拟药物将在胃肠道内经历的不同生理环境。生物相关溶出度的关键目的是在缺乏临床PK数据的情况下指导制剂开发。通过将体外溶出度数据与PK性能联系起来建立体外体内关系(IVIVC、IVIVR或PK“安全空间”)，为任何类型的方法建立临床相关性。当用作难溶药物的质量控制方法时，临床相关溶出度提供了一种增强的方法以直接确认每个批次符合开发期间确定的所需生物性能标准。
IQ协会建议，对于常规批次放行和稳定性研究，良好开发的质量控制方法是可接受应接受与生物性能相关的临床相关方法，作为生物等效豁免和其他批准后变更的支持。

八、文献