FDA對生物制品藥學變更所引入的可比性研究的回顧性分析

生物制劑生產包含多個關鍵步驟，先通過上游工藝（如細胞接種與擴增）和下游工藝（如細胞收獲、純化、病毒去除）生產原液（DS），再進行制劑（DP）的配制與灌裝等工作。在藥物研發中，為實現生產規模擴大與工藝優化，生產流程或地點難免發生變更，這一過程被稱為“產品開發”。

常見變更類型很多，且不同變更之間可能還存在關聯。比如場地變更與工藝變更常同步發生，因生產工藝通常需針對特定設施定制。細胞相關變更必然伴隨工藝調整以適配不同細胞系，例如為優化新細胞（如從Sp2/0細胞轉為中國倉鼠卵巢細胞CHO）生長，常需使用新培養基。生產規模擴大與新工作細胞庫（WCB）啟用，需更換更大生物反應器，并調整培養基、通氣、營養補料策略、pH控制、過濾及層析條件等。產品研發中，藥物濃度、劑型、配方等也可能變更，以優化劑量或給藥方式。上述生產變更與臨床研發過程同步進行。

生產變更可能對生物制劑質量與臨床表現產生影響。比如不同細胞系的翻譯后修飾機制不同，不同培養條件下細胞產生的蛋白質糖基化譜也可能存在差異。又如溶解氧濃度會影響細胞生長速率與核心巖藻糖基化水平；高氨濃度會降低聚糖結構的末端唾液酸化，導致等電點（pI）升高；pH值會影響半乳糖基化與唾液酸化的微觀異質性；培養溫度、金屬離子（如Mg2?、Mn2?）及生產方式（流加培養vs灌注培養）也會影響唾液酸化。這些都可能對對關鍵質量屬性（CQA）產生影響。變更對生物學功能也會產生影響。比如半乳糖基化和唾液酸化產物能增強與FcRn的結合，延長單克隆抗體（mAbs）和Fc融合蛋白的血清循環半衰期；唾液酸還可掩蓋半乳糖殘基，避免其與內吞受體ASGPR和甘露糖受體結合，進一步延長半衰期。去巖藻糖基化會增強與FcγRIIIa的結合及抗體依賴性細胞毒性（ADCC）活性，而唾液酸化會降低該活性。生產變更可能導致治療性蛋白質的效價、溶解度、穩定性和生物功能發生改變，進而可能影響藥代動力學（PK）、藥效學（PD）、療效、免疫原性和安全性等臨床性能。

為支持生產變更的合理性，必須開展可比性評估，以確認變更前后產品的一致性。由于生物制劑分子與功能的多樣性及生產工藝的復雜性，可比性評估需“具體情況具體分析”。當前全球生物制劑可比性評估主要遵循ICH Q5E指南，核心原則包括：1）僅通過藥學分析研究可能足以證明可比性；2）若分析研究顯示變更前后產品存在差異，且特定質量屬性與安全性、有效性的關聯未明確，可比性評估需結合非臨床和/或臨床橋接研究，以應對其對安全有效性可能產生的不利影響的不確定性。

不同變更對產品質量、安全性和有效性的潛在風險不同，評估生產變更時應采用風險導向方法。若全身暴露量可預測臨床療效，開展臨床PK可比性研究有助于解決療效的不確定性；若PK與療效的關聯未明確，或需解決安全性不確定性，則需開展其他類型的臨床研究。

FDA對單抗和Fc融合蛋白兩大類生物制劑的藥學變更和可比性研究進行了分享。選擇這兩類的原因在于，它們均含Fc片段，可通過與新生兒Fc受體（FcRn）相互作用獲得理想的PK特性，且均常用哺乳動物細胞表達系統生產，生產流程相似。一起來看下FDA分享的經驗。

FDA選擇了1996年10月28日至2021年12月25日期間，通過351(a)生物制品許可申請（BLA）獲批的產品，最終確定了85種單克隆抗體和10種Fc融合蛋白作為研究對象。以研究項目中的關鍵臨床試驗（pivotal clinical studies）為時間參考點，將已識別的生產變更按發生時間劃分為三個階段：1）關鍵試驗前階段（pre-pivotal stage）：關鍵臨床試驗開始前發生的生產變更；2）關鍵試驗期間階段（during-pivotal stage）：關鍵臨床試驗進行過程中發生的生產變更；3）關鍵試驗后階段（post-pivotal stage）：關鍵臨床試驗結束后發生的生產變更。具體生產變更類型如下表所示。

生產變更分布

本次調查共發現626項生產變更，涵蓋85種單抗的519項變更，以及10種Fc融合蛋白的107項變更。

變更類型劃分與占比

這些變更被歸為7類，具體分類及在626項變更中的占比如下：

細胞變更、工藝變更、DS與DP生產場地變更：每類占比約20%。

制劑配方變更、制劑濃度變更、產品包裝形式變更：每類占比約10%。

劑型變更：占比約5%。

變更時機分布

626項生產變更分散在三個臨床開發階段，各階段占比為：

關鍵研究啟動前（關鍵研究前階段）：占比67%。

關鍵研究進行中（關鍵研究中階段）：占比8%。

關鍵研究完成后（關鍵研究后階段）：占比25%。

不同開發階段的變更類型分布特點

對比7類變更在三個開發階段的分布，發現以下6項核心結論：

關鍵研究前與關鍵研究中階段，工藝變更、場地變更、細胞變更為最頻繁的三類變更，各階段合計占比分別約為60%和80%。

關鍵研究后階段，包裝形式變更與工藝變更、場地變更共同成為最頻繁的三類變更，三者合計占比75%。包裝形式變更在關鍵研究后階段（18%）的發生頻率，高于前兩個階段（均為6%-7%）。細胞相關變更在關鍵研究后階段（10%）的發生頻率，低于前兩個階段（均為20%）。

制劑配方變更與制劑濃度變更在關鍵研究前階段（各13%-14%）的發生頻率，高于關鍵研究中與關鍵研究后階段（均為6%-7%）。

劑型變更在三個階段均為發生頻率最低的變更類型。

具體變更情況如下圖所示。

支持生產變更的可比性數據與方法

本次調查圍繞生產變更后產品的可比性評估，明確了核心數據類型與對應的可比性方法，并結合變更時機分析了方法的應用規律，具體內容如下：

可比性評估的核心數據類型

調查發現，支持變更后產品的可比性評估方案包含4類關鍵數據，各類數據的定義與范圍如下：

分析可比性數據：涵蓋各類理化性質測試與功能性測試所產生的數據，是可比性評估的基礎組成部分。

臨床PK可比性數據：來自對比變更前與變更后產品PK數據的研究，部分研究為滿足統計評估需求，會采用傳統生物等效性標準進行前瞻性設計。

其他臨床經驗數據：包括評估變更后產品PK、PD、免疫原性、療效及安全性的研究數據；部分研究雖納入變更前產品，但并非以PK可比性評估為設計目標。

動物數據：來源于對比變更前與變更后產品的體內動物研究。需注意的是，僅1份生物制品許可申請（BLA）中僅包含動物數據，未涉及臨床數據。動物數據使用頻率較低，在支持變更后產品獲批方面很少發揮關鍵作用。

4類數據類型如下表所示：

支持變更后產品的可比性方法分類

基于可比性評估中納入的臨床數據類型，將支持變更后產品的可比性方法劃分為4類，具體定義如下：

方法1：無臨床數據，僅依賴分析可比性數據。

方法2：包含臨床數據，且數據來源于對比變更前與變更后產品的PK可比性研究。

方法3：包含臨床數據，且數據來源于變更后產品的其他臨床經驗。

方法4：包含臨床數據，且數據為方法2與方法3的組合（即同時納入PK可比性研究數據與其他臨床經驗數據）。

不同變更時機下的可比性方法應用分析

下表總結了按變更時機（關鍵研究前階段、關鍵研究中階段、關鍵研究后階段）劃分的可比性方法應用情況，下圖則按變更類型，將數據分為兩組（組1：關鍵研究前+關鍵研究中階段；組2：關鍵研究后階段）進行可視化呈現。

整體規律與分階段細節如下：

（一）整體應用規律

方法1主要用于支持工藝變更、場地變更與細胞相關變更。

方法2在所有變更類型中的使用率最低。

方法3是最常用的方法，支持了70%的所有變更。

方法4在所有變更類型中的使用率均高于方法2。

（二）分階段應用細節

關鍵研究前與關鍵研究中階段的變更

此階段出現的變更，主要采用方法3，即變更后的產品相關臨床研究（如上表所示）。換句話說，大多數變更（469項中的399項，占比85%）采用方法3，即依賴變更后產品的其他臨床經驗數據。

剩余15%的變更采用方法2或方法4，這兩類方法均包含臨床PK可比性數據。

這里給出的數據就很明顯了，變更要趁早，最好不要等到關鍵臨床研究都做完了再行變更。

關鍵研究后階段的變更

此階段變更的支持涵蓋全部4類可比性方法，具體應用比例如下：

32%的變更依賴方法1（僅分析可比性數據）；

69%的變更依賴包含臨床數據的方法，其中方法2占11%、方法3占24%、方法4占32%。

方法1支持的變更類型分布：50項采用方法1的關鍵研究后變更中，以工藝變更與場地變更為主（各類約20項），其次為細胞變更、制劑配方變更、制劑（DP）濃度變更與產品包裝形式變更。

含臨床PK可比性數據的方法（方法2+方法4）支持的變更類型比例：不同變更類型中，此類方法的應用比例差異顯著，具體為：

劑型變更：2/2，占比100%；

產品包裝形式變更：24/29，占比83%；

制劑配方變更：9/11，占比82%；

制劑（DP）濃度變更：8/11，占比73%；

工藝變更：12/43，占比28%；

細胞變更：4/15，占比27%；

場地變更：11/46，占比24%。

三種特定變更類型的可比性

細胞相關變更

細胞相關變更共109例，分為三個子類，其可比性方法選擇與變更階段強相關。

新宿主細胞類型變更（8例）：僅發生在關鍵試驗前階段，如從SP2/0或雜交瘤細胞變更為CHO細胞。

新主細胞庫（MCB）變更（25例）：88%（22例）發生在關鍵試驗前及試驗期間，關鍵試驗后極少出現。

新工作細胞庫（WCB）變更（76例）：是最頻繁的細胞相關變更，各階段均有發生。

可比性方法選擇

新宿主細胞類型變更：8例均采用變更后產品開展后續臨床試驗，其中3例遵循方法3，5例結合臨床PK可比性及其他臨床經驗（方法4）。

新MCB變更：所有階段的變更均需臨床數據支持，采用方法3或4。

新WCB變更：關鍵試驗后變更（12例）方法多樣，7例僅用分析可比性數據（方法1），5例用臨床數據（1例方法2、3例方法3、1例方法4）；其中3例無其他并發變更的變更均采用方法1，其余9例因存在并發變更，方法選擇受到影響。

核心趨勢總結

86%（101例中的86例）的細胞相關變更發生在關鍵試驗前階段。

新宿主細胞類型變更數量最少且僅在關鍵試驗前發生，但采用PK可比性研究支持的比例最高。

新MCB變更關鍵試驗后極少發生，且始終需臨床數據支持。

新WCB變更頻繁，部分僅需分析可比性數據支持，當存在其他生產并發變更時，多會評估PK可比性。

細胞株變更涉及的可比性研究如下圖所示。

制劑形式變更

調研中涉及的制劑形式主要為瓶裝、預充式注射器（PFS）和自動注射器（AI），其中瓶裝含凍干粉末或液體劑型，PFS和AI僅含液體劑型。

54例制劑形式變更中，50%（25例）發生在關鍵試驗后，其中約75%（25例中的18例）是從PFS變更為AI。

可比性方法選擇

除1例從瓶裝變更為PFS的變更采用方法1外，所有制劑形式變更均需臨床數據支持（方法2、3或4）。

關鍵試驗后從PFS變更為AI的所有案例，均通過臨床PK可比性研究支持（方法2或4）；關鍵試驗前該類變更（7例）中，6例采用臨床PK可比性研究，僅1例（MAb-t）采用方法3。

當容器與劑型同時變更（如從瓶裝凍干粉末變更為PFS液體）時，無論變更階段，均需臨床數據支持；14例該類變更中，6例用方法3，8例用含臨床PK可比性研究的方法4。

額外注意點：關鍵試驗后制劑形式變更采用方法4時，除PK可比性外，還需評估變更后產品的安全性特征。

其他常見多類型并發變更

重點分析了三種常見的多類型并發變更場景，其可比性方法選擇受變更組合、規模及階段影響。

制劑（DP）濃度與制劑配方并發變更

關鍵試驗后共8個產品發生該類變更，6例采用含臨床PK可比性數據的方法（方法2或4），2例靜脈注射（IV）產品分別采用方法3（MAb-6）和方法1（MAb-7）。

關鍵試驗后僅1個單克隆抗體（MAb-5）和1個Fc融合蛋白（Fc-fusion-1）發生劑型變更，均通過方法4銜接。

如下表所示。

工藝與生產場地并發變更

各階段均有大量工藝變更與場地變更并發（關鍵試驗前74%、試驗期間53%、試驗后86%，如下表），兩者可比性方法分布模式相似。

關鍵試驗后約50%的工藝或場地變更僅用分析可比性數據支持（方法1），31%采用方法3，26%采用含PK對比數據的方法（方法2和4合計）。

需PK數據支持的工藝變更案例包括培養基變更、工藝放大相關變更、純化步驟變更等，且多伴隨細胞庫、DS生產場地、DP濃度、配方或新注射裝置等并發變更。

細胞培養規模與其他工藝并發變更

關鍵試驗后共18例細胞培養規模變更（0.83倍至125倍，中位數5.5倍），且均伴隨其他工藝變更。

規模擴大≥5倍的變更（10例）中，7例需臨床數據支持（3例方法3、4例方法4）；規模擴大<5倍的變更（8例）中，6例采用方法1。

因18例變更均存在多類型并發變更，無法將可比性方法選擇單純歸因于生產規模變更。

下表展示了關鍵試驗后變更的示例，紅色為工藝規模放大倍數超過5倍的例子。很明顯，可比性方法與發酵工藝放大的規模相關。

一、可比性評估的四種核心方法

研究依據可比性方案中納入的臨床數據類型，將評估方法分為四類，具體如下：

方法1：僅通過分析對比確認產品可比性，不納入任何臨床數據。

方法2：當分析研究無法完全確定產品可比性時，引入對比性臨床PK數據，評估相對生物利用度。

方法3：在分析對比基礎上，結合額外臨床經驗（如變更前后產品對比研究、變更后產品單獨研究），進一步明確變更后產品在療效、安全性（含免疫原性）等臨床性能方面的表現。

方法4：可比性方案同時納入對比性臨床PK數據與變更后產品的其他臨床經驗。

此外，研究指出非臨床體內研究在可比性評估中作用有限，但部分情況下非臨床PK研究仍會與臨床研究一同提交，以支持生產變更。例如，某補充生物制品BLA中，動物研究的PK和藥效學可比性數據，成為支持藥物DP濃度、配方及灌裝地點同步變更的主要體內數據，原因是在健康受試者中開展臨床PK可比性研究存在安全與倫理顧慮。

二、生產變更的時間節點對評估方法的影響

將生產變更時間分為關鍵研究前、關鍵研究期間、關鍵研究后三類，不同節點的變更對應不同評估邏輯與方法選擇：

關鍵研究前變更：變更后產品會在關鍵研究中接受安全性與療效評估，以支持獲批，因此邏輯上選擇方法3進行可比性評估。此類變更占比最高，達67%。

關鍵研究期間變更：在調研中占比極低（不足8%），其對產品臨床性能的影響難以解讀，不符合EMA指南要求，屬于不推薦的變更節點。

關鍵研究后變更：占比25%，評估方法選擇與變更風險相關：1）31%的變更僅通過分析數據支持（方法1），此類變更被認為對臨床性能影響風險低，典型案例包括DP組裝地點變更、WCB變更及微小配方變更；2）69%的變更需結合臨床數據（方法2、3、4），常見變更類型包括MCB變更、劑型變更、給藥裝置變更（主要為預充式注射器PFS改為自動注射器AI）及大規模工藝放大，部分變更可能同步發生。

三、不同類型生產變更的特點及評估策略

（一）細胞相關變更

細胞相關變更的風險等級與評估方法高度關聯，具體如下：

宿主細胞類型變更：被公認為高風險變更，調研中無此類變更發生在關鍵研究后。不同宿主細胞表達的糖基化酶和轉運體不同，會導致蛋白質糖基化模式、PK、療效及免疫原性改變。調研中4例變更為關鍵研究前從鼠源細胞系（如NS0、Sp2/0）轉為CHO細胞，目的是避免鼠源細胞產生的α-半乳糖（α-Gal，強免疫原性聚糖）引發過敏反應。此類高風險變更需通過方法3或4評估，且日本監管機構要求獲批后宿主細胞類型變更需按新上市許可申請提交。

MCB變更：即使源自同一宿主細胞類型，仍被WHO和EMA歸為重大變更，因可能導致產品異質性變化，進而影響CQAs，如聚集體/溶解度、電荷變異體，甚至引發臨床PK差異（如聚集體增加會降低皮下吸收、影響生物功能、增加免疫原性；等電點pI變化會影響皮下給藥單克隆抗體的吸收與分布）。調研中MCB變更多源自同一克隆，需通過方法3或4評估。

WCB變更：FDA和WHO將同一MCB衍生的新WCB歸為微小變更，FDA指南允許符合可比性方案的新WCB通過BLA年度報告提交，無需額外審批。調研中僅5/76的WCB變更需結合臨床PK研究支持，遠低于宿主細胞類型變更（5/8）和MCB變更（5/25），且評估方法選擇需結合同步發生的其他變更綜合判斷。

（二）生產地點與工藝變更

變更特點：生產地點（活性物質生產）新增或替換是常見重大變更（EMA定義）；工藝變更中，影響CQAs的類型（如生物來源原材料、生產規模、細胞培養條件、純化工藝、病毒安全檢測與去除/滅活步驟、新雜質產生等）也屬于重大變更。兩類變更在調研中發生頻率最高，分別占626項總變更的134項和146項。

評估策略：關鍵研究前或期間的地點與工藝變更均需通過臨床研究評估；關鍵研究后變更中，半數需結合臨床數據。其中，關鍵研究后大規模細胞培養工藝放大，或同步伴隨細胞、地點、濃度、配方、給藥裝置變更時，更常通過方法2或4評估。

特殊案例：1例Fc融合蛋白關鍵研究后工藝放大15倍，僅通過方法1（分析對比）評估。因分析研究顯示唾液酸化水平差異微小，且體外結構功能研究證實唾液酸酶去除唾液酸不影響藥效，故無需臨床數據支持。

（三）DP濃度與配方同步變更

變更特點：兩類變更均被EMA歸為影響CQAs的重大變更，且常同步發生。配方優化是開發關鍵步驟，常用緩沖劑包括磷酸鈉、組氨酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、乙酸鈉、琥珀酸鹽、L-精氨酸等；部分緩沖劑（如檸檬酸鹽）可能引發皮下注射疼痛，需通過調整配方濃度或更換輔料解決（如阿達木單抗去除檸檬酸鹽，改用甘露醇、聚山梨酯80與水的簡化配方）。

評估策略：皮下給藥產品為提高患者依從性與舒適度，需減少注射體積，這會導致配方濃度升高，而高濃度易引發蛋白質聚集，增加免疫原性風險，因此濃度升高常伴隨配方優化（如選擇合適輔料、穩定劑、滲透壓）。調研中所有關鍵研究后皮下給藥產品的濃度與配方同步變更，均需通過PK相似性研究評估；阿達木單抗等案例還通過方法4（結合PK可比性研究與療效、安全性臨床經驗）支持變更。

輔料與劑型關聯影響：表面活性劑（如聚山梨酯20/80、泊洛沙姆188）可穩定配方中單抗、防止聚集，但輔料更換可能影響蛋白質相互作用及給藥效率（如PFS與AI的硅涂層脫落、滑動力變化），此類變更需通過PK相似性研究驗證；劑型變更（如凍干制劑改液體制劑）常伴隨配方調整（凍干制劑需添加甘露醇、蔗糖、海藻糖等保護劑），調研中2例關鍵研究后劑型變更均通過方法4評估。

（四）給藥裝置（劑型）變更

變更影響因素：裝置參數可能影響產品PK、安全性與療效。例如，自動注射器（AI）最大注射深度增加，可能降低PK可比性研究中生物等效性（BE）達標概率；注射針長度（≥8mm）會提高四肢肌肉注射參數（vs.4-5mm針頭），而注射部位皮膚厚度（2-3mm）在不同人群中差異小。目前裝置參數（如注射深度、部位）對蛋白質藥物吸收、PK、療效、安全性的影響機制仍需進一步研究，且具有產品特異性。

評估策略：調研中除1例外，所有裝置變更均需結合臨床PK可比性研究（方法2）或其他臨床證據（方法3、4）評估：

關鍵研究前或期間變更常通過方法3評估，即變更后裝置（如PFS）的臨床經驗直接支持獲批。

關鍵研究后從瓶裝改為PFS的變更中，2/6無需臨床PK研究，因兩者均通過手動注射器給藥，方式相似；若同步伴隨劑型變更（如瓶裝凍干制劑改PFS液體制劑），則100%需通過方法4評估，50%關鍵研究前/期間變更需通過方法4評估。

關鍵研究后從PFS改為AI的19例變更，均需通過臨床PK可比性研究評估，因兩者給藥方式差異大（如注射角度90°vs.45°、注射速度彈簧控制vs.手動控制、皮膚穿透深度不同）。

典型案例：1例單克隆抗體的PFS與AI PK對比研究未達BE標準，企業通過修改AI彈簧設計，在第二次臨床PK研究中實現BE，體現了PK可比性研究在解決裝置組合產品臨床性能不確定性中的作用。此外，支持生物制劑-裝置組合產品商業化，除裝置間可比性評估外，還需提交人因驗證數據、局部不良事件數據、裝置設計驗證與確認數據等。