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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-03-21 16:43
1序言
在藥物發(fā)現(xiàn)的早期，藥物化學(xué)家更多地專注于分子的PK性質(zhì)、有效性和毒性。隨著藥物發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步和新藥開發(fā)流程的優(yōu)化，越來越多的研究者認(rèn)識(shí)到在藥物發(fā)現(xiàn)階段即為分子構(gòu)建良好物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)下游的開發(fā)階段有重要的意義，從根源上解決可能存在的生物利用度、穩(wěn)定性或可生產(chǎn)性問題，無疑會(huì)降低下游開發(fā)的難度，提高開發(fā)效率。此外，伴隨高通量篩選技術(shù)的發(fā)展，大量備選化合物得以產(chǎn)生，有效性和毒性也不再是唯一的選擇標(biāo)準(zhǔn)。
另一方面，新分子實(shí)體的晶型/鹽型篩選獲取的大量固體型式，也為后期的藥物開發(fā)提供了更多的選擇?；衔锛捌渚?鹽型開發(fā)為藥物的難度和代價(jià)往往成為分子取舍的重要內(nèi)容，即所謂的可開發(fā)性。而化合物的穩(wěn)定性往往是最為重要的篩選指標(biāo)之一。在藥物發(fā)現(xiàn)之后的開發(fā)階段，合成工藝的放大、非臨床動(dòng)物制劑的處方確定以及人用臨床制劑的處方工藝開發(fā)等工作，也與化合物的穩(wěn)定性息息相關(guān)。
2穩(wěn)定性的判斷標(biāo)準(zhǔn)
在藥物研發(fā)的進(jìn)程中，決策總是伴隨資源、風(fēng)險(xiǎn)和收益的平衡。對(duì)化合物的穩(wěn)定性是否滿足進(jìn)一步開發(fā)的條件的評(píng)判也是決策平衡的結(jié)果。
不同化合物或不同固體型式之間、不同處方之間的穩(wěn)定性高低比較是容易實(shí)現(xiàn)的，但是穩(wěn)定性是否可以接受往往是難以界定的。對(duì)于一般上市的制劑而言，有效期的規(guī)定多在24個(gè)月。同樣地，一般認(rèn)為API應(yīng)當(dāng)滿足的常規(guī)條件下24個(gè)月的貨架期（最好是室溫下）。API和制劑是否滿足貨架期，進(jìn)一步取決于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)物質(zhì)的限定。關(guān)于含量，ICH原則有明確的規(guī)定，含量降低超過5%是顯著的變化，可以考慮將此限度作為最低接受限度。而對(duì)于單個(gè)雜質(zhì)的增長而言，卻沒有特定的限度。
對(duì)于新藥，可以通過專門的非臨床毒理試驗(yàn)對(duì)雜質(zhì)水平進(jìn)行界定，從而在研發(fā)過程中放寬雜質(zhì)的限度，但是代價(jià)可能是時(shí)間和金錢。ICH原則中確定了界定和鑒定限度，而這也與臨床用法（最大日劑量）有關(guān)，在研究早期，這些信息往往是極為模糊的。因此，API和制劑中出現(xiàn)的雜質(zhì)都可能面臨結(jié)構(gòu)鑒定或者雜質(zhì)獲取，這項(xiàng)工作的難度將會(huì)影響后續(xù)的開發(fā)工作。此外，對(duì)于疑似基因毒性雜質(zhì)也應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視，其極低限度可能為后期研發(fā)帶來巨大的麻煩。
化合物的穩(wěn)定性是否可接受，也跟公司的決策有重要的關(guān)聯(lián)?；衔锘蛘咧苿?，無論是在生產(chǎn)還是在儲(chǔ)存過程中體現(xiàn)出不穩(wěn)定性，理論上講，都是存在解決手段的（除去極少特別極端的例子）。但是化合物越不穩(wěn)定性，后期開發(fā)和商業(yè)化的代價(jià)也就越高。這種代價(jià)是否值得，是與其臨床價(jià)值和其商業(yè)收益密切相關(guān)的。
此外，是否存在可用的解決手段，也影響化合物的穩(wěn)定性接受程度。例如掌握“活性層包衣”這一生產(chǎn)技術(shù)的公司，在處理極不穩(wěn)定的化合物的口服制劑開發(fā)時(shí)，會(huì)顯得游刃有余。而采用獨(dú)有技術(shù)開發(fā)的藥物，被仿制的難度越大，盈利期可能更長?；衔锏姆€(wěn)定性對(duì)后期的藥物開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)有重要影響，其判定標(biāo)準(zhǔn)受到眾多因素影響。
筆者認(rèn)為伴隨項(xiàng)目立項(xiàng)，就應(yīng)當(dāng)明確開發(fā)目標(biāo)，并且預(yù)設(shè)開發(fā)路徑。根據(jù)其中與穩(wěn)定性相關(guān)的指標(biāo)可能包括劑型、可接受的儲(chǔ)存/生產(chǎn)條件、有效期等。有針對(duì)性的對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)階段的化合物有針對(duì)性的進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以使藥物發(fā)現(xiàn)中化合物及其固體型式的優(yōu)化和選擇的決策能夠高效而準(zhǔn)確的進(jìn)行。
3方法學(xué)
（1）理論分析
從結(jié)構(gòu)入手分析化合物的穩(wěn)定性是最基本的手段?？梢垣@得對(duì)穩(wěn)定性有初步的認(rèn)識(shí)，雖然無法獲取穩(wěn)定性的完整結(jié)果，卻可以指導(dǎo)后續(xù)的穩(wěn)定性試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)解讀。此外，將化合物與結(jié)構(gòu)類似的化合物對(duì)比分析，也有助于對(duì)化合物穩(wěn)定性的認(rèn)知。
（2）分析方法
良好的分析方法，是穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)。對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)階段而言，分析方法的開發(fā)宜追求適度原則。例如不同化合物之間的比較評(píng)級(jí)，分析方法可以適當(dāng)粗略，可以區(qū)分穩(wěn)定性即可。對(duì)具體化合物的評(píng)價(jià)而言，可能涉及具體雜質(zhì)增長的分析，方法應(yīng)當(dāng)適當(dāng)優(yōu)化，以區(qū)分和定位主要雜質(zhì)，甚至有時(shí)為了明確某些問題，采用質(zhì)譜解析或者雜質(zhì)定位等分析手段也是必要的。
在分析方法開發(fā)過程中，強(qiáng)制降解試驗(yàn)是獲取雜質(zhì)譜和優(yōu)化分析方法的常有手段。即將化合物置于各種強(qiáng)制條件（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、熱或者光），關(guān)注雜質(zhì)的產(chǎn)生情況。參考文獻(xiàn)1中對(duì)各種可以選擇的降解條件有較為詳盡的敘述（也可參考藥事縱橫占小兵、梅希的文章《強(qiáng)制降解試驗(yàn)怎么做？穩(wěn)定性指示方法怎么建？別急，大神給出了答案》），本文不再詳述。
對(duì)于分析方法開發(fā)來說，分析研究者更多地關(guān)注強(qiáng)制降解雜質(zhì)結(jié)果。雖然強(qiáng)制降解的過程并非藥品最終面臨的環(huán)境，過程中產(chǎn)生的很多雜質(zhì)在最終的藥物中可能不會(huì)產(chǎn)生，但是強(qiáng)降解試驗(yàn)對(duì)化合物的穩(wěn)定性和雜質(zhì)產(chǎn)生機(jī)理仍有較好地指示作用。對(duì)制劑研究者而言，對(duì)化合物的穩(wěn)定性研究更多地應(yīng)當(dāng)關(guān)注雜質(zhì)產(chǎn)生的機(jī)理，以預(yù)測制劑開發(fā)過程中可能出現(xiàn)的穩(wěn)定性問題，以及可能的應(yīng)對(duì)手段，以供關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的決策。因此，制劑研究者在強(qiáng)制降解的數(shù)據(jù)解讀的過程中，需要特別注意將強(qiáng)制降解過程產(chǎn)生的雜質(zhì)與降解條件聯(lián)系起來。
（3）穩(wěn)定性研究
候選化合物的穩(wěn)定性研究一般包括API生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性，在藥物發(fā)現(xiàn)階段最容易被忽略的是與制劑相關(guān)（無論是人用臨床制劑，還是非臨床評(píng)價(jià)用制劑）的穩(wěn)定性研究，研究內(nèi)容一般包括生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用三個(gè)方面。
生產(chǎn)過程持續(xù)相對(duì)較短，其穩(wěn)定性預(yù)測往往比較簡單。但這需要研究者基于對(duì)工藝過程的深入理解，才能設(shè)計(jì)出合理的考察方案。無論是化合物本身，還是制劑的生產(chǎn)，主要是由單元操作組成。結(jié)合強(qiáng)降解的結(jié)果，合理地選擇單元操作進(jìn)行試驗(yàn)即可評(píng)價(jià)生產(chǎn)上的穩(wěn)定性是否可行。但是需要注意的進(jìn)行邊界挑戰(zhàn)，因?yàn)樵趯?shí)際的生產(chǎn)過程中，比小規(guī)模的試驗(yàn)的時(shí)間更長，條件波動(dòng)性范圍更寬。考慮相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備因素和藥品包裝也是必要的，尤其是對(duì)于液體制劑。此外，在關(guān)注化合物化學(xué)穩(wěn)定性的同時(shí)，物理穩(wěn)定性的結(jié)果也需要特別注意。
粗略地研究候選化合物與常見輔料的相容性也是必要的。需要注意的一點(diǎn)是，早期的研究目的是更多地暴露問題，因此可以適當(dāng)選擇生產(chǎn)過程的最劣條件進(jìn)行考察。例如，在對(duì)口服固體制劑的候選化合物研究時(shí)，采用粉碎后的化合物，采用壓片的型式代替簡單的粉末混合等。在很多情況下也不需要獲取精細(xì)的結(jié)果，因此采取一些高通量的表征技術(shù)可以極大地提高試驗(yàn)效率，如等溫微量量熱法等。
（4）貨架期預(yù)測
在穩(wěn)定性研究中，最具有挑戰(zhàn)性的內(nèi)容便是貨架期的預(yù)測，尤其是固體制劑的貨架期預(yù)測，相關(guān)的研究法方法也在不斷的演進(jìn)中。而這些方法的理論基礎(chǔ)都是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，即以Arrhenius方程為基礎(chǔ)，通過提高溫度增加反應(yīng)速率，從而對(duì)常規(guī)儲(chǔ)存條件下的降解情況進(jìn)行預(yù)測。
按照上述方程，反應(yīng)速率的與絕對(duì)溫度的倒數(shù)成正比。
一般認(rèn)為，在藥物中的化學(xué)反應(yīng)，尤其是在降解反應(yīng)的早期，從表觀反應(yīng)速率上看，大多數(shù)符合零級(jí)反應(yīng)或一級(jí)反應(yīng)，即所謂的假零級(jí)反應(yīng)或假一級(jí)反應(yīng)，相關(guān)的速率方程如表1所示。
將樣品置于不同溫度下，在特定的時(shí)間點(diǎn)取出樣品，分析樣品中化合物的含量或效能。即可計(jì)算不同溫度下的反應(yīng)速率，從而通過Arrhenius方程計(jì)算非試驗(yàn)溫度下的反應(yīng)速率，再通過反應(yīng)速率方程，預(yù)測相應(yīng)的含量或效能。
該方法的預(yù)測的準(zhǔn)確性受到多重因素的影響。分析方法正確且準(zhǔn)確，環(huán)境溫度濕度等條件的精準(zhǔn)控制是基本條件。對(duì)研究者而言，更多的精力需要花費(fèi)在試驗(yàn)設(shè)計(jì)上。
一個(gè)基本的試驗(yàn)設(shè)計(jì)一般采用四個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)，四個(gè)溫度條件。四個(gè)濃度-時(shí)間數(shù)據(jù)可以較為準(zhǔn)確地?cái)M合選擇反應(yīng)方程，進(jìn)而確定反應(yīng)級(jí)數(shù)。在反應(yīng)時(shí)間的間隔的設(shè)置上，需要考慮轉(zhuǎn)化率，有研究者指出，降解程度為15~20%時(shí)，計(jì)算反應(yīng)速率最為準(zhǔn)確。但是在早期研究中，對(duì)反應(yīng)的進(jìn)程往往知之甚少，一般按照等時(shí)間間隔或者按照指數(shù)增加的方式設(shè)置取樣時(shí)間，也可以根據(jù)已有結(jié)果靈活調(diào)整取樣時(shí)間。
此外，值得一提的是，不同溫度下的反應(yīng)速率不同，因此，采用不同的取樣時(shí)間，有利于獲取更為準(zhǔn)確的結(jié)果。在早期的研究中，獲取精確的反應(yīng)速率數(shù)值沒有必要，直接假定反應(yīng)級(jí)數(shù)，選擇1到2個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲取反應(yīng)速率用于后續(xù)的計(jì)算評(píng)估也未嘗不可。
對(duì)于溫度的設(shè)置最主要的考慮是Arrhenius方程的適用性。引發(fā)反應(yīng)速率和溫度關(guān)系偏離該方程的主要原因主要包括溫度變化引起的反應(yīng)機(jī)理的變化、相轉(zhuǎn)變（Tg、Tm、去溶劑化等）、pH變化、限速步驟變化、濕氣影響等。例如，對(duì)于水解反應(yīng)，lnK與1/T的關(guān)系呈現(xiàn)碗型，一般意味著反應(yīng)機(jī)理的變化，鐘型意味著限速步驟的變化。
在考察溫度的選擇之前，需要通過DSC等手段對(duì)化合物的相變有一定了解，若是水溶液考察則需要考慮合適的緩沖體系，同時(shí)固體進(jìn)行考察時(shí)需要考慮對(duì)濕氣的控制等。選擇四個(gè)溫度點(diǎn)，通過線性擬合即可較好地評(píng)判所選體系是否符合Arrhenius方程，同時(shí)建議將所需要預(yù)測的溫度包含在內(nèi)，以便對(duì)預(yù)測結(jié)果不斷進(jìn)行驗(yàn)證。在不需要非常精確的計(jì)算結(jié)果的情況下，選擇三個(gè)溫度甚至兩個(gè)溫度也是可以的。
有研究者將溫度和濕度結(jié)合，同時(shí)為穩(wěn)定性考察的加速條件，構(gòu)建起所謂的等轉(zhuǎn)化方法，并推薦了一些適合在原輔料相容性考察應(yīng)用的條件（見表2）。這種更為簡單快捷的方法更加適合早期研究過程中的化合物取舍或原輔料相容性試驗(yàn)。
4總結(jié)
穩(wěn)定性研究是一個(gè)系統(tǒng)的工作，其最終目標(biāo)在于保障上市制劑的穩(wěn)定性。而對(duì)于新藥開發(fā)這場馬拉松而言，穩(wěn)定性研究的不同階段有不同的內(nèi)涵，不同的研究者有不同的關(guān)注內(nèi)容，因此，知識(shí)的不斷積累和團(tuán)隊(duì)的溝通合作極為必要。雖然法規(guī)一般要求在臨床III期前完成全面的穩(wěn)定性研究，但是在化合物進(jìn)行臨床前或進(jìn)入其他關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)前適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行穩(wěn)定性研究是十分必要的。相對(duì)于穩(wěn)定性在開發(fā)后期可能引發(fā)的問題和風(fēng)險(xiǎn)，早期穩(wěn)定性研究的微弱投入在后期都將獲得巨大回報(bào)。
在實(shí)際研究的方法學(xué)選擇上，穩(wěn)定性研究也不僅僅只是考慮法規(guī)的要求，更多地需要從對(duì)化合物性質(zhì)構(gòu)建全面科學(xué)理解的需求出發(fā)。這種基于科學(xué)本質(zhì)的理解，能夠更為有效地支撐藥物制劑的后續(xù)穩(wěn)定開發(fā)，降低過程的反復(fù)和風(fēng)險(xiǎn)，提高藥物研發(fā)的效率。
參考文獻(xiàn)：
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來源：Internet
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