试验性新药（IND）除菌过滤的验证和确认

试验性新药（IND）除菌过滤的验证和确认

Ross W. Acucena, 默克密理博

与大规模生产和上市的药品比较，临床试验的药品生产面临附加的挑战和复杂性。­­­根据定义，词语“临床试验”表示仍需要获得额外的信息以进一步了解药品特性。通过了解工艺过程，掌握工艺知识，从而驱动药品开发工作，通过有效降低风险和未知事件，制定工艺和产品质量。­­­采用QbD（质量源于设计）的目的是为了消除风险，建立产品和工艺的质量基础，因为质量标准一直伴随着药品开发过程（图1）。因此，与使用已上市销售的药品的患者比较，参与临床试验的患者具有更高的风险。­­

制定有关临床试验的药品的法规指南，其目的就是为了最大程度地降低风险。该建议涉及到改进生产设备，确定潜在的危险，并采取适当措施，消除和减少风险，确保临床试验药品的质量(1)­­­。

图 1 QbD 连续性示意图

一些患者安全风险，例如毒性、意外副作用或药品功效都是药品开发过程中固有的特性，由于在开发初期缺乏对工艺过程的了解和验证，这些安全风险确实存在。依据美国FDA规定，“产品无菌性是人体受试者安全的重要因素，应该对第1阶段的临床试验药品采取特别预防措施，对药品进行灭菌处理”(1)。对于无菌制备的药品，除菌过滤工艺是非常关键的单元操作，可为生产工艺提供无菌保证。­

大规模生产的液体药品的除菌过滤验证和确认要求是清晰明确并且得到了很好的理解。­­PDA 技术报告第26期­（2008年修订）液体的除菌过滤­  是一份非常有价值的参考文献，明确无误地详细描述了应该如何进行除菌过滤验证，以便符合各项法规要求。­确定临床试验药用化合物过滤除菌的合适的验证内容和方法不是特别明晰且更加复杂。­­由于在早期的开发阶段缺乏对工艺过程的定义以及非常有限的产品体积，所以增加了药品验证的复杂性。

对于过滤除菌验证和确认，基于风险的阶段性适用策略是一个非常好的机制，可克服这些挑战并保证产品研发进度先行于开发阶段，相应的风险也随着质量标准的制定而持续降低。­­因此，人们可以查看法规指南文件，更好地理解早期药品除菌过滤的验证要求。可以参考的两个文件是美国FDA的工业指南：第1阶段临床试验药品的CGMP规范和Eudralex第4卷药品良好的生产管理规范。

对于液体除菌过滤的验证和确认，查阅这些指导文件有助于您深刻广泛地理解除菌过滤。­

FDA 文件(1)列出了大量应考虑的生产控制；­该列表包含了各种控制，例如培养基模拟灌装验证、环境监控、组件和设备的灭菌、无菌技术培训和产品放行的质量控制要求。但是并没有直接描述液体过滤除菌主题，或者并没有将液体的过滤除菌强调为在第1阶段应重点关注的工艺控制。­人们可能推断，在这个阶段不需要进行除菌过滤有效性的验证。

与FDA指南不同的是，欧洲的指南(2)则强烈建议液体的过滤除菌应按照与商业化上市的产品相同的标准进行验证。­­在早期开发阶段，例如第1阶段，要达到这个要求是比较困难的，因为产品量有限，从而影响了正常的工作过程，而这是过滤验证（例如过滤能力和过滤规格）的前提条件。­­

结果是，FDA指南和EU指南都不能提供在开发阶段如何处理过滤除菌关键操作方面的详细建议。­实际情况是，除菌级过滤器供应商和验证服务提供商的角度来看，从早期的第1阶段到后面的第3阶段，都出现了除菌过滤验证的需求。­因此，经常会提出这样的问题“什么时候才是验证除菌过滤工艺的正确时间。”­像绝大多数验证问题一样，答案是“这取决于实际情况。”一般来说，很多药品生产企业的生命周期管理流程要求过滤验证在第2阶段进行。­

但是，当然也有特殊情况，例如产品剂型配方难以保证在更早的时间进行验证，或者难以利用现有的知识基础开发非常相似的产品。­­过滤验证本身可视为生命周期过程，并不是孤立的行动。该理念可与推荐建议的行动措施结合起来，在实际使用过程中尽可能早地降低除菌过滤工艺过程的风险，并保持与质量源于设计理念和生产安全的临床产品总体目标相一致。­­­所遵循的建议主要集中在无菌级过滤器验证的三个主要因素：化学兼容性、细菌截留实验及析出物和溶出物评估。­每个建议的目的是为了在实际使用过程中获得尽可能多的与过滤工艺有效性相关的信息，从而消除风险和未知事件，在工艺过程中制定质量标准。其实，除菌过滤工艺设计和验证应视为生命周期过程，而不是在单个时间点上出现的某个事件。

早期开发

化学兼容性：化学兼容性是非常重要的，甚至可以从第1阶段开始评估化学兼容性，因为不相容的液体和过滤器结合非常有可能导致颗粒或溶出物污染和/或细菌穿透。­在早期成功应用的除菌级过滤器，产品质量没有问题，过滤器完整性测试也能通过，并不能取代化学兼容性评估。因为对于小批量生产，过滤器/产品接触时间非常短，因此只有在产品开发后期的完全验证期间才能检测出不兼容的过滤器现象。­一旦工艺过程变得非常明确和固定，更换具有较大产品接触面积的关键过滤器也将面临着更大的挑战。­

药品可提供的量可能不能满足整个过滤器的化学兼容性实验.­因此，书面评估（paper-based assessment）是最佳的出发点，产品溶剂、有效成分和赋形剂可根据材料手册和供应商发表的信息以及从非常相似的产品剂型配方的开发和确认中获得的知识进行评估。­­­如果书面评估发现任何可疑的不兼容性，则应进行实验验证。­对于产品量非常有限的贵重药品可以只测试滤膜，或者如果兼容性问题只与溶剂或赋形剂有关，可以使用去掉主成分的安慰剂测试整个滤器。­尽管过滤工艺未明确确定，但可以依据过滤器/产品总接触时间不超过无菌灌装工艺确认的时间，可以获得兼容性实验设计空间。同样，兼容性实验最高温度的设定可以依据大部分的过滤都是在室温下进行，或者使用产品本身能耐受的最高温度，则可确定相同的设计空间。­­­

缺乏确定的最终产品剂型配方是早期开发期间确定兼容性时面临的另一个挑战。­­­但是，实施设计空间策略可应对该挑战。此时，可根据单种成分和pH限值的最大数量来配制假定产品，从而可作为最差情况的配方依据，用来评估过滤器的兼容性。­

微生物截留在早期开发阶段，微生物截留是一个用来评估除菌过滤工艺风险的重要指标。­当评估微生物截留时，具有开发非常相似的配方（例如MAb）经验的药品生产企业，可以依靠类似药品与过滤器的过滤情况结合影响微生物截留的重要参数进行评估，例如表面张力、摩尔渗透压浓度及物理参数，例如：压力和时间­­­­表6.3-1  PDA 技术报告第26期（2008年修订）液体的无菌过滤是利用非常相似的产品配方进行风险评估一个非常好的出发点，利用先前在一个或多个配方的过程中获得的信息评估新配方/过滤器过滤的有效性。­­此时，正确验证微生物截留应从产品配方开始，通过创建所需的参数，更加明确地规定过滤设计空间，设计行之有效的工艺过程和产品特异性验证过程：确定的产品配方、过滤能力、流量、最大压力、最大接触时间、期望的生物负荷和过滤模式（恒压或恒定流速）。­­­

相反，不具有已有经验的新药开发商应尽可能早地作出更大的努力证明除菌过滤的效率。特别是，含有可降低表面张力的表面活性成分的新配方或纳米颗粒配方（例如脂质体疫苗）将会产生附加风险。­­根据Folmsbee和Moussourakis："大量的现场和实验室的液体过滤细菌截留验证数据和挑战条件认为，低表面张力液体，例如许多辅药和有佐剂的疫苗，在除菌过滤验证期间具有较高的细菌穿透事件发生风险。­­在已通过检测的分类溶液中，脂质体溶液具有最高的风险，其次是脂质溶液，最后是表面活性剂溶液”(3)。

在早期开发期间，当产品量非常少，按生产规模的产品所要求的相同标准进行工艺和产品特异性的微生物截留测试有点不切实际。­但是，改进的方法可为药品开发商提供一个早期预示，以便除菌过滤效率在后期的开发工作中能够进行有效的验证。­­可对微生物截留实验所采用的通用的方法进行改进，采用一张挑战滤膜而不是通常的三张滤膜进行测试，或者使用尺寸比通常使用的47mm规格要小的膜片。­­此外，也可咨询过滤器制造商和验证服务提供商，为试验装置和试验设计提供建议和意见，以减少所需产品量。­总之，应采用有效处理方法，尽可能早地进一步获得液体除菌工艺方面的信息。­

析出物和溶出物：正如化学兼容性和微生物截留相同的情况，在新药开发过程中，有大量机会可获得相应信息以降低风险。­实际上，应在初始过滤器选择时就尽早开始进行溶出物和析出物（E&L）评估，此时只有过滤器符合药典要求，同时应选定其它验证要求，这些要求包括符合USP VI级要求，材料应满足法规21 CFR177—82规定的间接食品添加剂要求，并且要求不会析出纤维脱落。­­­­确认工艺条件、工艺液体和过滤器之间可接受的兼容性增加了得到可接受的溶出物和析出物（E&L）评估的合适材料的可能性，产品在一定程度上不会出现可产生患者健康风险的添加剂。­­

使用模拟溶剂进行析出物研究有助于新药的早期开发，因为该研究不需要实际药品进行实验。­如果药品生产厂商正在研制非常相似的剂型配方，则先前使用相同过滤器类型的模拟溶剂研究对新剂型配方可能非常有用。­­此外，供应商可能以白皮书或验证指南的形式发表一些基本的析出物信息，这些白皮书或验证指南在早期可用来评估预计的析出物总量，也可用来审核鉴定的化合物毒物学评估数据以及评估其与原料药（API）或其它药物成分发生反应的潜在可能性。­­

合理的设计空间需要考虑到过滤工艺、最大预计接触时间以及温度以选择相关合适的模拟溶剂。如果不能确定最合适的模拟溶剂，可评估特殊工艺过程，选择最差条件的模拟溶剂。­因此，认证确认信息和析出物评估可提供一个强有力的指示，所选取的过滤器是否会对产品产生不利影响。­在整个研发过程中，使用相同的构造材料，可建立进一步的可信度，以确保在临床试验和稳定性研究中不会出现溶出物和产品反应的情况。­­­­在药品研制后期，当产品配方已确定，可进行溶出物评估，已进一步论证其安全性和质量；或者已在商业化生产中使用的过滤器，其灭菌方法和工艺，各项预处理步骤如冲洗等已确定，也可进行进一步的溶出物评估。

结论

过滤器验证作为工艺验证的一部分将有助于保证在除菌过滤工艺中设计的质量水平。当按上述方式进行验证时，药品开发商将处于更加有利的位置，证明其通过尽职调查来保护患者安全。

参考文献

1 • Guidance for Industry:CGMP for Phase 1 InvestigationalDrugs, U.S. Food and DrugAdministration:July 2008 www. fda.gov/downloads/Drugs/CJuidance-CoinplianccRcgulatorylnformation/ Guidances/ucm070273.pdf.

Eudralex Vol. 4 CJood Manufacturing Practice Guidelines, Annex 13，Manu­facture of Investigational Medicinal Products,European Medicines Agency:July 2003 http://ec.curopa.cu/hcaltli/ files/eudralex/ vol-4/2009_06_annex 13.pdf.

Folmsbee M. andMoussourakis M. “Sterilizing Filtration of Liposome and RelatedLipid-Containing Solutions:En­hancing Successful Filter QuaJificarion.”PDA Journal ofPharmaceutical Science and Technology 66 (2012):161-167.

关于作者

Ross Acucena在制药和药品验证方面具有13年以上的丰富从业经验。­他的工作经验包括原料药（API）生产和无菌药品制造经验。­

默克密理博是德国默克集团旗下的生命科学部门，其工艺解决方案事业部致力于为生物制药生产商提供完备的一体化解决方案。在预过滤、无菌过滤，除病毒过滤，超滤，层析纯化，一次性生产，培养基，生物反应器，缓冲液，药用辅料，工程技术及验证方面，已成为全球领导者。

更多技术或产品信息，请咨询默克密理博当地销售代表。

客服电话：400-889-1988转3

电子邮箱：China.Bioprocess@merckgroup.com

公司网址：www.merckmillipore.com