FDA对生物类似药治疗性蛋白在风湿病中的评估

目前包括单克隆抗体和Fc融合蛋白在内的几种治疗蛋白已成为类风湿性关节炎（RA）和其他风湿性疾病患者重要的治疗手段（表1），这些生物疗法对许多患者的疾病进程有重大影响。针对风湿性疾病不同途径的各种新型生物制剂正在开发中，今后生物治疗的选择将会更多，然而生物治疗的成本限制了许多患者获得这些治疗机会。

表1 批准用于风湿性疾病的治疗蛋白

《患者保护和平价医疗法案》中的《生物制品价格竞争与创新法案（2009）》为被证明是与以前批准的FDA许可的生物制剂（称为参考产品）相似或可互换的药物建立了一个便捷的途径，有望改善风湿性疾病等生物药物的使用。虽然1984年建立了“通用”药物（通常是小分子物质）的便捷路径，但在《药物价格竞争法》和《专利期限恢复法》（“公法98-417”，又称“Hatch-Waxman法”）中，此立法仅适用于与经批准的药物具有“相同”活性成分并有效复制的药物。由于生物制剂及其制造过程的复杂性，任何给定的药物不同批次之间都存在差异性，因此尽管结构和功能极其相似，两种生物制剂也不可能完全相同。。

BPCI法案中定义“生物相似性”为“高度相似于原研药参比品的生物制品，尽管其在临床应用的无活性成分中有微小差异”，并且“生物类似药和参比药两者之间在临床应用的安全性、纯度和效价方面不存在显著差异。”FDA指南文件《证明与参照药具有生物相似性的科学考虑要点和《证明与参照药具有生物相似性的质量注意事项》阐述了生物学相似性的重要科学准则和FDA对申请人（sponsors）的建议。很多科学的挑战都与生物仿制药产品开发相关，FDA可利用丰富的经验来审查产品内部成分制造的变更，包括复杂的新型生物制剂的可比性数据。

FDA会对申请人提供的临床或非临床研究中的生物仿制药的所有数据进行分析，并建议在生物相似药研发中使用阶梯式方法论证，包括生物仿制药和参比药之间大量全面的结构和功能信息比较数据，这也是仿制药研究项目的基础。临床研究中评估药代动力学（PK）和药效相似性（PD）是生物相似药评估的重要组成部分。非临床数据可由体外药理学研究提供，如果需要还可以进行动物毒性研究。值得注意的是，生物仿制药发展计划的目的不是为了建立生物仿制药的安全性和有效性评估体系，因为参比药已经证明了这一点，而是论证其与参比药之间的生物相似性。因此，应设计任何其他临床安全性和有效性研究，包括免疫原性测试，以评估拟议的生物仿制药与参比药之间是否存在临床意义上的差异。在此我们概述了FDA评估分析相似性的方法，并描述了临床研究设计的考虑因素，以支持RA生物仿制药的应用。这种方法在2016年FDA批准的三类药物中有所体现：英夫利昔单抗（infliximab-dyyb ，Inflectra™，Hospira公司，美国），一种与美国授权的Remicade®（Centocor公司）相似的生物仿制药；依那西普生物类似药（erelzi™，Sandoz公司，美国），一种与美国授权的Enbrel® （Amgen公司）相似的生物仿制药；阿达木单抗（adalimumab-atto，amjevita™，Amgen公司，美国），一种与美国授权的Humira®（Abbvie公司）相似的生物仿制药。

相似性分类

实现生物相似性首先要证明生物仿制药和参比药非常相似，在FDA审查生物制剂许可证（BLA）申请时，最终相似性的确定还要排除临床非活性成分的微小差异。生物类似药的发起人可提前在药物开发前期提交分析数据，FDA在审查这些数据时可能会将整个连续的开发过程分为四个类别：“不相似”，分析相似性不足，在通过《公共健康服务法（PHS法案）》351（k）调节途径进一步开发之前就需要修改制造过程中产品表现出来的不同特性；“相似”，残留有不确定性的分析相似性，需要进一步从其他研究或分析中获取信息以确定其差异是否确实在可接受范围内（例如，糖基化差异，在药代动力学中十分重要）；“高度相似”，暂定分析相似性，比较分析表征结果显示拟议的生物仿制药符合分析相似性的法定标准，可通过有针对性和选择性的动物和/或临床研究将解决残存的不确定性；“指纹级相似”，拟议的生物仿制药符合基于多参数综合分析法分析相似性的法定标准，在确定分析差异方面极其灵敏，任何残存的差异都可通过进一步有针对性的动物或临床研究解决。

FDA评估发生在研发阶段的连续过程中，其比较分析表征的结果应揭示生物相似性证明的后续步骤。开发初期，由于各种原因，拟议的生物仿制药可能被确定为“相似”。例如，仿制药与参比药的生物化学，生物物理学和生物学特性看起来非常相似，但是被评估的多批次生物仿制药或参比药的数量不足，此时就需要额外提供表征数据证明仿制药与参比药始终保持高度相似。其次，若仿制药与参比药存在细微差异，则需要进一步表征或从科学文献中寻找数据支持，即便这样，FDA还要求进一步研究来判断仿制药是否与参比药高度相似。

开发早期，若分析表证结果显示仿制药与参比药“高度相似”或“指纹级相似”，便可考虑通过临床/非临床开发计划进行有有选择有针对性的研究进一步证明整体的生物相似性。对生物仿制药的分析研究应贯穿整个开发阶段，以确保在临床研究和商业大批量制造过程中不同生产批次高度相似。

图1 生物仿制药产品开发概述

生物仿制药开发应首先搜索参比药，已知生物学的公开信息及其目标。参比药的蛋白质结构，翻译后修饰和生物活性应由生物仿制药申请人进行分析，以确定产品概况。表达系统（表达构建体和宿主细胞系）的开发和制造过程为生物相似性提供依据。若开发初期数据分析显示生物仿制药与参比药“高度相似”，那么可有选择有针对性的进行临床测试。

分析相似性研究中使用正交分析方法来评估质量属性，这种方法会对蛋白质的一级、二级及更高级的结构进行评估，全面分析翻译后修饰、脱酰胺作用、氧化及氨基修饰作用等影响分子的功能、安全性和稳定性的各种潜在因素，例如，加入聚乙二醇，检测分子大小、所带电荷及其生物活性。如果某个分子在多方面表现出生物活性，则需要在可行情况下确保各方面都与参比药保持高度相似，特别是在特殊作用机制或者作用机制尚不明确的情况下。

评估分析的设计是开发生物仿制药的第一步（图1),了解分子结构与功能及基本生物学特征，结合指定目标进一步选择确定相关方法。申请人对不同批次参比药的分析可用于建立仿制药相关属性的定量分析标准。开发初期，进行临床或非临床研究之前，仿制药的扩大生产应该是迭代的，尽可能达到高度相似。

批准用于风湿病的大多数治疗性蛋白质是单克隆抗体，这些单克隆抗体具有特异性，特别是抗体多聚糖亚型对药代动力学和生物学功能的影响是众所周知的。因此，接下来介绍如何评估单克隆抗体的分析相似性，这种方法对其他一些仿制药同样适用。

治疗性单克隆抗体的作用机制抗体免疫介导的效应功能，包括抗体依赖性细胞介导的细胞毒性反应（ADCC）、补体依赖性细胞毒性反应（CDC）、抗体依赖性细胞吞噬作用和Fc介导的细胞凋亡。附着在重链CH2区（图2）的天冬酰胺残基抗体聚糖可激活Fcγ受体和补体C1，特异性聚糖结构（图2）对补体依赖性和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性至关重要。

核糖七糖含有N-乙酰氨基葡萄糖和甘露糖残基,添加的半乳糖，岩藻糖和唾液酸具有异质性，但是这些单糖的存在可改变单克隆抗体的药代动力学特征及其功能。例如，每个恒定区域聚糖结构可分别含有一个或两个G0，G1和G2半乳糖残基，增加G0聚糖水平可降低补体依赖性细胞毒性。

由于单克隆抗体聚糖上的岩藻糖和Fcγ受体IIIa（FcγRIIIa）聚糖之间相互作用，亲和力降低，因此可抑制自然杀伤（NK）细胞等抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用。而岩藻糖对其他效应细胞抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用影响较小，因为它对FcγR家族以外成员没有影响，而NK细胞仅表达FcγRIII和FcγRIIC，细胞骨髓和粒细胞谱系则可表达FcγR家族成员中的大多数。科学研究表明糖基化的单克隆抗体可通过增强与FcγRIIIa的结合能力改善多个FcγR家族成员细胞的效应功能。因此，通过对补体依赖性和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用进行测定可解决半乳糖和岩藻糖水平的差异。文献表明，岩藻糖基化对抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用影响最大，半乳糖基化对补体依赖性细胞毒作用影响最大，此外含有半乳糖和唾液酸单糖的特异性聚糖结构也可增强补体依赖性或抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用。

图2 生物仿制药的细胞毒性抗体结构的重要特点

A.IgG抗体基本结构包含可变区和恒定区的轻链和可变区，铰链区和三恒域的重链，分别具有不同的功能。聚糖与CH2结构域中Asn297相连接。

B.抗体聚糖为含有四个N-乙酰氨基葡萄糖和三个甘露糖残基的核心七糖。人抗体可能含有平分型N-乙酰氨基葡萄糖，这种结构在其他物种中不常见。岩藻糖和半乳糖残基的加入呈现异质性。唾液酸仅在半乳糖的结构上添加。

不完全处理的高甘露糖形式比含有核糖七糖和其它末端单糖的单克隆抗体清除得更快。高甘露糖形式水平的差异可通过药代动力学研究进行评估。其中Fc融合蛋白或其它治疗性蛋白非Fc部分被糖基化，其药代动力学性质可被不同类型的聚糖结构改变。

开发生物仿制糖蛋白时应考虑培养条件和宿主细胞底物对仿制药终产品中单克隆抗体聚糖变体类型的影响，来自不同物种的细胞系通过典型的非均相加成半乳糖，岩藻糖和唾液酸合成核心七糖，在治疗性单克隆抗体的小鼠和仓鼠细胞系中这些残基的量有所不同。植物细胞培养基也可合成单克隆抗体基本糖链结构，可使用不同的连接键加入一些末端糖，且可补充未被哺乳动物细胞底物使用的木糖，生物仿制药与糖的新型组合，是不太可能被视为“高度相似”的。

抗体糖链异构水平可通过功能测定进行定量和评估，但无法解释体外和体内这些异构体之间差异的相关性。若仿制药和参比药功能测定和FcγR结合力显示不同的结果，则仿制药在体内的作用将存在残留的不确定性。此外，对于任何给定的适应症，不同FcγRs和效应细胞类型对应的不同效应功能尚不十分明确，因此应确保这些特征与参比药高度相似。

生物仿制药早期发展计划主要涉及表达构建的设计，克隆细胞系的开发，细胞培养条件和纯化过程的优化以及对多批次仿制药和参比药的分析，以确保仿制药与参比药保持“高度相似”。

临床研究旨在解决数据中残留的不确定性，排除与参比药相比可能导致临床后果的结构和功能差异，治疗蛋白性质的复杂性决定了仿制药的不确定性，不可能与参比药完全一样，目前可用先进的分析方法评估不同程度的残留不确定性。

临床研究应针对这些不确定因素进行评估，而不单单是为了建立生物仿制药的安全性和有效性评价体系，这正是药物开发的新范式。为了证明生物仿制药和参比药之间没有临床上的差异，通常要进行人体药物动力学（PK）和药效学（PD）数据以及临床免疫原性评估，需要额外的临床安全性和有效性数据评估导致残留不确定性的其他因素，例如对作用机制和疾病病理学的了解，药代动力学和药效学结果临床结果预测相关性，临床经验，参比药及其治疗类别，风险收益情况，仿制药应用相关临床经验等。

正如FDA草案指南中详述，临床药理学研究是阶梯式方法验证生物相似性的关键。这些研究设计得好的话便能有效评价生物仿制药和参比药之间药代动力学和药效学特征的相似性，此外应说明是否需要额外的临床研究来解决任何残留不确定性以及如何设计临床研究方案。

某些情况下，人体药效学数据可能会为生物相似性测定提供有力的证据。 例如，在FDA的351（k）途径下批准的第一个生物相似药非格司亭仿制药（粒细胞集落刺激药，filgrastim-sndz）的开发计划中，对健康志愿者进行临床药理学研究，同时通过比较药物相关的药效标志物绝对中性粒细胞和CD34⁺细胞计数情况来评估仿制药与非格司亭相比的药代动力学相似性。

不幸的是，目前尚未确定可有效预测RA临床结果或提供临床相关药理活性

的药效学标志物。因此，通过药效学信息确定生物仿制药残留不确定性有些困难，但若与其他适应症相关，则不排除使用药效学标记物，只是需要注意，生物仿制药在所有适应症中作用机制可能不尽相同，而面临数据不被认可（既不被认为具有相关性）的情况。

生物仿制药在开发过程中应定制更多的临床研究，如比较临床研究来评估药品之间潜在的临床差异，包括结构和功能表征，动物试验，人体药代动力学和药效学和临床免疫原性研究等以确定仿制药和参比药之间残留的不确定性。然而，临床研究通常包含发展计划中最昂贵和最冗长的部分，许多申请人在获得关于待解决的剩余不确定性的全面知识之前就寻求临床研究指导。 因此，FDA鼓励可提高检测差异灵敏度的临床研究设计方案。

目前面临的挑战是如何更好地考察仿制药和参比药之间潜在的临床差异。比较临床研究的等效设计可能是合理的，但为这些研究选择剂量，终点和评估时间通常要基于评估功效和安全性研究的公开数据。例如，历史上，RA的生物药物是根据6-12个月对照试验的数据，并采用ACR20反应标准，复合指数作为主要终点进行批准的。虽然ACR20有助于区分活性治疗效果与安慰剂对照组效果，但这种区分可能不够敏感， 且通常面临在治疗平台附近使用剂量并仅在一个时间点评估主要终点的局限性。这种方法潜在地限制了对仿制药在任何时间是否与参比药存在临床差异的评估，而一个合适的等价研究设计方案在主要终点的确定方面应基于所有相关的公开数据，具有科学性。例如，使用ACR20评估可能显示一种仿制药和参比药有相同的治疗效果，而另一种28关节疾病超声评分法可能检测到对另一种仿制药的差异评估更为敏感，因此应在多个时间点评估终点，考虑缺失的数据进行灵敏度分析，并评估次要终点（如复合主要终点），为生物相似性的论证提供有力的依据支持。

通常预期临床安全性数据，包括免疫原性评估，蛋白质之间微小差异都可能引起免疫原性和超敏反应。生物仿制药中制剂，杂质，赋形剂和临床无活性组分可能与参比药不同，而导致临床上免疫原性差异，成为生物仿制药许可的障碍，在考虑需要哪些数据时，应考虑可能使用该产品的人群中免疫应答及与免疫反应相关的风险。

以前接触过参比药的患者可能会增加免疫原性反应的风险，这种情况下，应收集从参比药到生物仿制药物单次过渡的患者的安全数据，并将其与继续服用参比药的患者进行比较，风湿病适应症生物仿制药发展方案中最好设计这种研究。 作为一个科学问题，FDA期望申请人通过仿制药和参比药之间免疫原性和药代动力学特性的比较，来论证仿制药的安全性和有效性。

在参比药获得许可的多种条件下，生物仿制药的许可可能是仅在一种使用条件下的数据的基础上进行的。开发计划中未直接研究的使用条件下的生物相似性证明可由申请人提供由其中一个条件外推到其他使用条件的相关科学依据，确保仿制药和参比药之间“高度相似”。正如FDA指南中详述,科学依据应注明每个使用条件中以下几个因素及患者人数：作用机制，药代动力学和生物分布；免疫原性；不同预期毒性；以及任何其他可能影响安全性和有效性的因素。FDA已确定使用条件的不同并不影响生物仿制药的外推许可，只是在某些情况下，需要额外的临床研究来解决特定使用条件下残留的不确定性。

除了生物相似性，BPCI法案还规定了替换标准，申请人必须提交仿制药和参比药满足生物相似性的信息，在任何给定的病人身上都能够产生和参比药一致的临床试验结果，而且对多次使用该产品的患者，要确保在交替使用参比药和仿制药时安全性和降低疗效方面的风险不能比不交替使用时大。可替换产品可以替代参比药而不经处方医疗保健提供者的干预，因此除了生物相似之外，还应考虑药物的可替代性。FDA目前也正在评估需要哪些额外的数据才能满足互换性标准。

生物产品大而复杂的结构对生物相似性的论证提出了挑战。生物仿制药的开发旨在证明仿制药与参比药之间的相似性，相反，新的生物产品的开发则需要证明产品的安全性和有效性。论证生物相似性的基础是生物仿制药和参比药之间大量全面的结构和功能信息比较数据及相关的临床数据，以此来解决残留不确定性的问题，确保仿制药和参比药之间高度相似，在临床应用的安全性、纯度和效价方面不存在显著差异。采用阶梯式方法为手头的科学问题制定发展方案论证生物相似性可简化许可路径。

参考文献：

Nikolov NP, Shapiro MA.An FDA perspective on the assessment of proposed biosimilar therapeutic proteins inrheumatology. Nat Rev Rheumatol. 2017 Feb;13(2):123-128.