BCS I类和III类药物生物等效性豁免的辅料风险评估
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原文链接如下：https://mp.weixin.qq.com/s/IaArfTJ_SiU1Knq3Bwj2jA
翻译者：陈明磊 研如玉 2022-04-10 21:00
编者语：我们曾经为同行推送过多多篇关于生物等效豁免的文章。今天我们继续为同行推送一篇在生物等效性豁免中关于辅料风险的评估。
【综述】新药申请口服速释（IR）片剂的剂量相关性溶出曲线和生物豁免的法规进展
【综述】仿制药实施其他规格生物等效性豁免：EMA建议方法以及美国FDA提交的挑战
【大力推荐】一项监管参与者与国际仿制药监管机构组织对固体口服剂型基于 BCS 生物等效性豁免监管要求的调查
BCS I类和III类药物生物等效性豁免的辅料风险评估
Melissa Metry1 and James E. Polli1,2
摘要
本篇综述汇总了对药物的肠道渗透性和转运有潜在作用的辅料的相关文献数据。尽管辅料已在药品中使用多年，仍有大量的研究工作致力于评估其对药物生物利用度的潜在影响。潜在的辅料问题源于药品处方的变化（例如，放大和批准后的变更、新的仿制药开发）。监管机构已建立了药品体内生物等效性标准，并对一些口服药品豁免了体内研究，即生物等效性豁免。生物等效性豁免的接受标准基于使用生物药剂学分类系统（BCS）对原料药和制剂的体外表征。目前已发布了各种基于BCS分类的生物等效性豁免监管指导文件，当下FDA的指南相较以往更加严格，尤其是针对辅料风险。其中，糖醇类已被认定为潜在的可改变药物吸收的辅料。本文将针对这些生物等效性豁免和辅料风险展开讨论。
关键词：生物利用度；生物等效性；生物药剂学分类系统（BCS）；生物等效性豁免；辅料。
引言
口服给药后，固体制剂首先在胃肠道（GI）中崩解，随后溶解在体液中以实现药物吸收。根据药物的生理化学特性，药物可通过被动扩散或主动/易化转运进行肠道渗透（1）。口服剂量中从肠腔吸收的那部分在成为体循环可利用（即生物可利用的）之前，还将通过肠壁代谢进入肝门静脉循环，由肝脏的首过消除代谢以及胆汁排泄而进一步减少（2）。
口服药物吸收是一个受关键生物药剂学和生理因素影响的过程。药物的重要生理化学性质包括其溶解度、固有溶出速率、电离常数（pKa）、亲脂性（logP）、稳定性、表面积、结晶度、多晶型、盐型和分子大小。胃肠道 pH 值、胃排空、小肠转运时间、胆汁盐和膜通透性机制等生理因素也会影响口服药物吸收（3）。制剂的非药物成分，即辅料，也可能影响药物的吸收。辅料通常在制剂中用于确保可制造性和含量均一性，还可用于调节原料药或活性药物成分（API）的稳定性和生物利用度。通常，辅料可通过改变制剂的崩解、溶出或稳定性，或通过直接影响胃肠道生理过程而对药物吸收产生潜在影响。
众所周知，辅料可以改变药物从制剂中释放的速率和/或程度。此外，辅料在胃肠道中可通过几种预期机制影响药物吸收。例如，辅料可改变胃肠道转运时间和管腔体积、改变渗透性或改变胃肠道内的代谢（4）。渗透活性辅料例如糖醇类（如甘露醇、山梨醇）和聚乙二醇（PEG）400可通过增加胃肠液体积来减少药物吸收，进而稀释腔内药物浓度并减少小肠转运时间（5）。然而，有关其他潜在问题，例如辅料对药物膜渗透性的影响，获取到的体内数据要少得多。
鉴于辅料对药物吸收的潜在风险，药物处方的改变应考虑辅料的用量、辅料影响吸收的机制以及药物的吸收特性（10, 11）。在药物开发过程中、批准后的生产变更以及开发仿制药产品时，通常需要进行体内生物等效性（BE）研究来证明处方的显著变更对药物的生物利用度没有影响。一种基于原料药和制剂体外表征的监管框架，称为生物药剂学分类系统（BCS），允许某些速释（IR）固体口服制剂豁免临床BE研究，降低了药物开发成本并免除了不必要的临床实验（12）。出于不同原因，在评估速释固体口服制剂时，体外研究有时要优于常规的体内人体药代动力学研究（13）。
BCS分类以及基于BCS的生物豁免
BCS分类根据控制药物吸收速率和程度的基本原则，即溶解度、溶出速率和肠道渗透性对口服速释制剂进行分类。类别包括高溶解性-高渗透性（I类）、低溶解性-高渗透性（II类）、高溶解性-低渗透性（III类）和低溶解性-低渗透性（IV类）（14）。
美国食品药物监督管理局（FDA）于2000年8月发布了第一份定稿的BCS 行业指南，表明通过体外溶出研究代替体内药代动力学曲线的BE证据可用于BCS I类药物。欧洲药品管理局（EMA）在2001年发布的指南中也支持此类生物等效性豁免。EMA和FDA分别在2010年和2017年扩大了基于BCS的生物等效性豁免范围，包含了BCS III类药物（15, 16）。尽管世界卫生组织（WHO）考虑授予BCS II类弱酸的生物等效性豁免，但该组织在2015年发布的仿制药指南仅针对I类和III类药物（17）。
国际人用药品注册技术协调会（ICH）汇集了注册监管和行业机构的专家，最终于2020年定稿了一份旨在全球范围内得到认可的指南，题为“M9基于生物药剂学分类系统的生物等效性豁免指南（第5步）”(10)。在ICH的支持下，FDA于2021年5月定稿了一份题为“M9基于生物药剂学分类系统的生物等效性豁免”的行业指南，取代2017年发布的指南（11）。相对于2017年的指南，2021年FDA指南（即M9文件）有一些生物等效性豁免接受标准的变化，如表1所示。两份文件都表明BCS I类和III类药物用于速释口服制剂并且与参照药品相同剂量时，有可能符合生物等效性豁免。可接受标准包括药品组成（即辅料）和体外溶出行为，具体取决于其BCS分类（11）。
表1 2017版FDA和2021版M9 基于BCS分类的生物等效性豁免标准的对比
标准
2017版FDA指南
2021版M9指南
剂型
固体口服制剂
固体口服制剂或混悬剂
原料药
必须一致
不同的盐型可适用（BCSI类）；
酯、醚、异构体、异构体混合物、络合物或衍生品不适用
溶解度等级界限或药物量
最高剂量
单次治疗最高剂量
溶解性评估
根据电离常数在1-6.8范围选择pH值，包括pH=pKa；pH=pKa+1；pH=pKa-1和pH=1和6.8
在1.2-6.8范围内至少3个pH值，包括pH1.2、4.5和6.8缓冲液
渗透性评估
优先人体PK研究（例如，绝对生物利用度或质量平衡）；体内人体肠道灌注；动物体内或原位肠道灌注，离体动物/人体肠道组织，或可用于被动吸收药物的上皮细胞单层细胞模型
优先人体PK研究（例如，绝对生物利用度或质量平衡）；被动吸收药物考虑Caco-2单层细胞渗透性模型
辅料
BCS I类：通常，辅料不会影响吸收速率或程度；考虑过量的表面活性剂（例如聚山梨醇酯80）和糖醇（例如甘露醇或山梨醇）的影响
BCS III类：辅料必须种类相同且用量相似，除用量有限的辅料（例如包衣液/囊壳）
BCS I类：可能影响特定API吸收的辅料需要种类相同且用量相似（即在参比制剂辅料重量的±10%以内，累积差异在±10%以内）；而其他辅料的任何定性和定量差异都是可接受的
BCS III类：辅料必须种类相同且用量相似，但用量有限的辅料除外（例如着色剂/矫味剂）
体外溶出性能
以f2³50认为溶出曲线相似；当受试制剂和参比制剂均为非常快速溶出（£15分钟内平均溶出百分比³85%），则不需要计算f2
为保证均值数据可用于计算f2，早期时间点（如15分钟）的变异系数不应超过20%，且其他时间点不应超过10%
BCS I类：受试制剂和参比制剂均为非常快速溶出（£15分钟内平均溶出百分比³85%）或快速溶出（£30分钟内平均溶出百分比³85%），相似因子f2应³50
若一种制剂具有快速溶出而另一种具有非常快速溶出，相似因子f2应³50
若变异系数过高，则认为f2计算不准确，不能得出溶出相似的结论
BCS III类：受试制剂和参比制剂均为非常快速溶出（£15分钟内平均溶出百分比³85%）
M9指南比之前2017年的FDA指南更具限制性，特别是关于辅料风险。2017年FDA指南指出，在基于BCS的生物等效性豁免背景下，“通常，使用FDA已批准的速释固体口服制剂中的辅料制备快速溶出的速释制剂，不会影响高溶解性和高渗透性药物的吸收速率或程度”，而M9中没有这样的表述。2017年FDA指南还指出，“与BCSI类药物不同，为了获得科学证明的生物等效性豁免，BCSIII类受试药品必须包含与参照药品相同的辅料”，并进一步对“相同辅料”的评价方式进行了表述（例如，辅料种类相同，用量相似）。对于BCSI类药物，2017版FDA指南认为常规辅料并非关注点，而M9指南中指出“就辅料影响吸收的可能性而言，与其他BCS类别相比，BCS I类药物代表着低风险。BCSI类药物的辅料效应集中在吸收速率或程度的潜在变化方面。”这一表述仅针对其他BCS分类，而并非指出常规辅料并非BCSI类药物的关注点这一预期。在M9指南中，另一个限制是指定了Caco-2是体外渗透性评价的唯一方式，而先前的指南对于体外渗透性研究方法包括使用离体肠道组织或合适的单层上皮细胞。
EMA和FDA发布了针对特定产品的指南，国际药学联合会（FIP）也发布了50多条药物专著来评估BCS生物豁免的使用（17）。基于BCS的生物等效性专著是发表于Journalof Pharmaceutical Sciences的有关速释固体口服制剂的系列综述。在生物等效性风险分析中考量了API的生理化学特性、药代动力学以及与辅料的相互作用。许多专著支持特定药物及其相应的速释制剂的生物等效性豁免，例如例如二甲双胍、西格列汀和莫西沙星（18-20）。同时，一小部分专著反对特定药物及其相应的速释剂型（例如卡马西平）的生物等效性豁免（由于治疗指数较窄）（21）
值得注意的是，当对比生物等效性的体外和体内测试结果时，体内BE研究可能存在I型（即病人风险/假阳性）和II型（即生产者风险/假阴性）错误。因此，基于BCS的豁免结论与体内BE结论不一致的一个原因在于体内药代动力学研究中Cmax的II型错误。对于BE的速率和程度指标，Cmax是BE失败的更常见原因（22-25）。Cmax作为BE评价指标的局限性已得到很好的描述（26-29）。在巴西进行的一项回顾性研究中，115项BCSIII类药物研究中，12项提供了非生物等效（non-bioequivalent）结果（置信区间超出80–125%范围），其中5项是非生物等效（bioinequivalent）（点评估超出80–125%范围）（30）。具体而言，在12项非生物等效（non-bioequivalent）研究中，7项仅由Cmax引起，4项由Cmax和AUC0-t引起，1项仅由AUC0-t引起。在5项非生物等效（bioinequivalent）研究中，4项仅由Cmax引起，1项由Cmax和AUC0-t引起。同样，对于BCSI类药品，140项研究中有22项提供了非生物等效（non-bioequivalent）结果，其中8项是非生物等效（bioinequivalent）。在22项非生物等效（non-bioequivalent）研究中，18项仅归因于Cmax，而4项归因于Cmax和AUC0-t。在8个非生物等效（non-bioequivalent）研究中，7个仅由Cmax引起，1个由Cmax和AUC0-t引起。因此，体内生物不等效更重要的是考虑Cmax的限制。
BCSI类和III类的分类及生物等效性豁免资格
根据目前的FDA指南，高溶解性的要求是单次治疗最大剂量药物可完全溶解于37℃±1℃，pH1.2-6.8范围至少3种pH值，250ml或更少的水性介质中。高渗透性的要求是制剂在人体药代动力学的绝对生物利用度≥85%或是证明药物在胃肠道的稳定性后，质量平衡研究显示尿液回收率≥85%。其他体内数据，例如粪便中的药物回收率或从文献中获得的数据也是可接受的。体外方法包括Caco-2细胞渗透性试验，应与体内数据一起使用来评估药物的肠道吸收。如果单独使用Caco-2渗透性试验将药物划分为高渗透性，由于Caco-2细胞模型中缺乏某些肠道转运蛋白（11），因此仅限用于被动吸收药物的分类。
使用体外溶出试验进行对比时，BCSI类药物的受试制剂和参比制剂必须非常快速溶出（15分钟内平均溶出百分数≥85%）或快速溶出（30分钟内平均溶出百分数≥85%），并使用相似因子f2(≥50)进行比较。BCS III类药物必须证明非常快速的体外溶出(11)。2021年FDA指南规定，除了f2之外，不允许使用其他方法对溶出曲线进行比较。
潜在的可影响吸收辅料
FDA的非活性成分数据库（IID）对已批准的新药申请（NDA）和简略新药申请（ANDA）产品中使用的辅料进行了登记编目，无论该产品目前的市场供应情况如何。每种辅料的信息包括成分名称、给药途径、处方用量、化学文摘号（CAS）、唯一成分标识码（UNII）、单位剂量的最大效力和最大日暴露量（MDE）。
辅料的用量通常比API大得多，最多可占整个药品的90%。辅料在制剂中起到增加API的可制造性、稳定性、剂量均一性以及将药物递送至体循环的作用。常用的辅料可根据其功能分为几类，如粘合剂（如羟丙甲纤维素、淀粉、聚维酮）、填充剂（如乳糖、甘露醇）、润滑剂（如硬脂酸镁、硬脂酸）和表面活性剂（十二烷基硫酸钠、聚山梨醇酯）。辅料通常被认为是“非活性成分”。一些辅料（例如聚合物）可用于提高难溶性药物的溶解性或促进溶出速率。
可以设想，当影响吸收的辅料（AMEs）未对体外溶出试验造成影响时，这些辅料对于生物等效性的豁免是关键的（值得关注的），因为这些辅料对胃肠道吸收的影响（如转运，肠道渗透性）可能会被忽略。已报道的文献中，仅有一部分辅料作为AMEs并能影响BCSIII类药物的吸收。相比之下，BCS I类药物不受这些辅料的影响。目前没有已知的常规辅料能够通过与BCSI类药物结合从而降低药物吸收，而一些具备这些作用的辅料，例如表面活性剂，通常又不会用于高溶解性药物制成的速释固体口服制剂中。仅仅确定了少数几种AMEs，例如能够影响肠道转运的辅料（如山梨醇、甘露醇）。当这些辅料的用量较大时（如1.6g山梨醇），可观测到对人体吸收的影响（9）。此外，尽管表面活性剂也被认为是潜在的关键AMEs，在临床前和体外研究中观测到了影响吸收的证据，但还未在人体研究中得到证实。
山梨醇和甘露醇
山梨醇和甘露醇在口服给予足够剂量时可产生显著的渗透作用（即缩短转运时间，从而减少药物吸收，特别是对于低渗透性药物）。山梨醇和甘露醇为立体异构体，两者分子量相同（182Da），在降低肠道转运时间方面呈现出剂量依赖性（32,33）。重点需要考虑辅料的用量以及对于BCS I类或 III类药物的吸收特性，例如吸收部位、速率和机制的影响（4,11）。
Chen等人的研究结果显示，同样使用5g山梨醇降低药物吸收，BCS III类药物比BCSI类药物对山梨醇更敏感。分别选用美托洛尔和雷尼替丁作为BCSI类和III类药物。在健康志愿者中，与含有蔗糖的参比制剂相比，含有5g山梨醇的受试制剂未影响美托洛尔的吸收程度。对比之下，制剂中分别含有1.25g，2.5g和5g山梨糖可使雷尼替丁的吸收减少7%、25%和45%（6）。Fassihi等人研究发现，使用10g山梨醇不影响BCSI类药物茶碱的吸收，这与Chen等人研究结果一致。
Vaithianathan等人在一项生物等效性研究中评估了含有山梨醇的西咪替丁和阿昔洛韦（BCSIII类药物）市售溶液（9）。西咪替丁和阿昔洛韦溶液分别含有约1.6g和1.5 g山梨醇。处方中含有1.6g山梨醇，降低了西咪替丁19%的吸收。相反，处方1.5g山梨醇不影响阿昔洛韦的吸收。尽管西咪替丁和阿昔洛韦是不同的药物，两种制剂的处方组成也不同，但还未查清相似用量的山梨醇表现出截然不同的作用的原因。Vaithianathan等人还对比了西咪替丁市售溶液（含约1.6g山梨醇）和不含山梨醇的西咪替丁溶液（9）。虽然Cmax降低了约13%，但西咪替丁的吸收程度不受影响。这些结果与Chen等人的研究结果基本一致，即1.25g山梨醇会影响BCS III类药物的吸收。Yamane等人借助计算机模拟模型估测400mg糖醇的阈值不会影响药物吸收（34）。
其他学者对糖醇使用量超过2g的情况进行了研究。Adkin等人评估了2.264g甘露醇的用量对西咪替丁吸收以及肠道转运时间的影响。甘露醇使西咪替丁的吸收减少了约31%，并且肠道转运时间缩短了23%（35）。此外，Adkin等人还观察到当使用3.2、10.2和13.4g山梨醇可使拉米夫定（BCSIII类药物）的吸收分别降低20%、39%和44%（36,37）。
表面活性剂
已有体内和体外相关试验研究了表面活性剂在缩短小肠转运时长或改变被动或主动渗透性方面对于渗透性的影响（4）。然而，目前还没有人体体内数据。
已有研究报道表面活性剂十二烷基硫酸钠（SLS）可通过打开紧密连接（封闭小带）来增加甘露醇和其他药物在Caco-2单层细胞中的渗透性（38）。根据离体试验数据，十二烷基硫酸钠还被归类为细胞旁转运调节剂（39）。Parr等人的研究显示，当SLS用量≥0.1mg/mL时，可破坏Caco-2单层细胞膜的完整性，从而增加四种BCSIII类药物的渗透性，但对BCS I类药物安替比林没有影响。当SLS浓度在0.01-0.04mg/mL范围时，对上述五种药物的渗透性均没有影响（40）。García-Arieta的研究认为SLS对于体内结果存在影响，两项研究分别使用了3.64mg或1.5mgSLS，结果为生物不等效；然而，有其他研究使用了大剂量的SLS（9g），结果显示生物等效（5）。Vaithianathan等人发现SLS（25mg）对西咪替丁和阿昔洛韦的体内生物利用度没有显著影响（9）。
表面活性剂Vit-E-PEG、AOT、聚山梨醇酯80、CTAB、聚山梨醇酯20、Cremophor®EL、Solutol® HS 15、Brij®58以及聚合物NaCMC已被证明是P-糖蛋白（P-gp）的抑制剂，可显著增加MDCK-MDR1细胞内的靛蓝蛋白（41）。在一项大鼠试验中，表面活性剂改变了口服给予艾地高辛和塞利洛尔（BCSIII类药物）后的药代动力学特征，但整体AUC并未增加。使用表面活性剂与吸收达峰较早出现的情况相吻合，这可能是由于近侧小肠的辅料浓度较高，而P-gp表达较低（42）。
制剂的监管框架
生物等效性豁免可用于制剂处方的放大和批准后变更（SUPAC）。FDA于1995年11月发布的“速释口服固体制剂放大生产和批准后变更”（SUPAC-IR）指南概述了批准后处方组成、生产场地、批量以及生产设备和工艺的变更。SUPAC-IR为BCS药物提供了监管方面的简化。具体来说，依据辅料对产品质量的影响，将辅料变更分为三个影响等级，包括1级（可忽略的影响）、2级（可能有显著影响）、3级（很可能有显著影响）（43）。
1级辅料的变更不太可能影响制剂的质量或性能，例如药品的外观颜色或香味。具体地，辅料在处方中用量比例的变更，填充剂±5%、崩解剂淀粉±3%、其他崩解剂±1%、粘合剂±0.5%、润滑剂硬脂酸钙或±硬脂酸镁±0.25%、其他润滑剂±1%、滑石粉±1%、其他助流剂±0.1%、薄膜包衣±1%。此外，辅料变更总量不得超过5%。1级辅料变更通过体外溶出试验来证明生物等效性（即生物等效性豁免）（43）。
2级辅料的变更可能会显著改变制剂的质量或性能。例如，辅料型号的变更或处方中变更的辅料总比例超过1级辅料变更比例，同时少于或等于1级辅料变更比例的2倍。此外，辅料变更总比例不得超过10%。2级辅料变更通过体外溶出曲线相似因子f2法，或者对于BCSI类药物在900ml 0.1N盐酸溶液中15分钟溶出度≥85%来证明生物等效性（43）。
3级辅料的变更能够显著改变制剂的质量或性能，因此辅料变更比例大于10%需要进行体内BE研究来证明生物等效性（43,44）。
FDA在ANDA指南中扩展了对于SUPAC-IR要求，辅料变更必须符合“Q1/Q2”，即受试制剂与参比制剂必须使用相同的辅料（种类相同；Q1）和相同的用量（用量相同；Q2）（45）。Q1中允许的辅料种类变更包括影响药品颜色或香味、印刷油墨、技术型号和/或规格以及粒径。Q1中允许的辅料种类变更包括填充剂≤10%，淀粉≤6%，其他崩解剂≤2%，粘合剂≤3%，润滑剂硬脂酸钙或硬脂酸镁≤0.5%，其他润滑剂≤2%，滑石粉≤2%或其他助流剂≤0.2%，薄膜包衣≤2%。此外，辅料变更总量必须≤10%（45）
对于BCSI类药物的辅料风险
由于BCSI类为高溶解性和高渗透性药物，具有良好的吸收特性，因此辅料变更带来的风险很小。考虑到溶出、渗透或胃排空是决定速率的步骤，因此仍然应该对那些可能改变药物吸收速率或程度的辅料进行评估。此类情况包括有调节高渗透性药物转运吸收作用的辅料，或是增加原本吸收缓慢药物吸收速率的辅料。对于BCSI类药物，如果影响吸收的辅料在定性（即相同的化学成分、级别和表征）和定量方面相似（在参比制剂辅料用量的±10%以内，并且累计差异在±10%以内），那么可以接受生物等效性豁免。而对于其他的辅料，在评价生物等效性豁免时，任何定性和定量的差异都是可以接受的（10,11）。
头孢氨苄是一种BCSI类药物，可通过质子偶联的寡肽转运蛋白PEPT1跨肠细胞顶膜主动摄取，具有肠道高渗透性。PEPT1在体外和体内（即Caco-2细胞、人十二指肠和大鼠空肠）的表达差异与头孢氨苄渗透性的差别息息相关（46）。假设有辅料能够调节PEPT1活性或表达，那么可能会影响头孢氨苄的吸收程度，在制剂开发过程中需要注意。一般来说，当吸收程度差异达10-15%时，预期可导致生物不等效（47）。
体外数据显示非离子表面活性剂Solutol®HS15（聚乙二醇十二羟基硬脂酸酯）、聚山梨醇酯20和聚山梨醇酯80可抑制转染MDCKII细胞中的PEPT1（48）。值得注意的是，表面活性剂还可通过破坏肠膜的完整性和功能来增强药物跨膜的渗透性。因此，当表面活性剂在胃肠道呈现出多重机制时，应考虑总体的净作用。类似地，体外和原位试验表明辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯可增强头孢氨苄的转运。然而，这些实验未能模拟包括主动转运在内的人体体内环境，也未考虑到头孢氨苄的高渗透性特点（46）。
对于BCSIII类药物的辅料风险
BCS III类药物渗透性低，可能仅在胃肠道的特点部位吸收（例如，仅在小肠吸收，而在结肠部位渗透性过低），被认为辅料的变更存在风险。因此，根据当前的FDA指南，如果所有辅料的定性（即相同的化学成分、级别和表征）和定量（即在参比制剂辅料用量的±10%以内，并且累计差异在±10%以内）相似，薄膜包衣或胶囊壳辅料除外，则可以接受生物等效性豁免。该规定假设所有辅料对药物吸收有潜在影响，无论是已知的还是推测的（10,11）。
已有研究证明处方中使用的渗透活性辅料可以改变BCSIII类药物的生物利用度（50）。山梨醇通过增加肠液体积来减少雷尼替丁的吸收，进而增强胃肠道动力并缩短雷尼替丁的转运时间。甘露醇可降低西咪替丁的生物利用度。PEG400通过加快转运时间而改变雷尼替丁的吸收（50）。
伐昔洛韦为BCSIII类药物，是阿昔洛韦的前药。由于伐昔洛韦可通过PEPT1主动摄取，而阿昔洛韦无此功能，因此伐昔洛韦比母体药物阿昔洛韦更具渗透性，与阿昔洛韦15%的生物利用度相比，伐昔洛韦可提升至50%以上（9,51, 52）。非离子表面活性剂已在体外显示出抑制肠道转运蛋白的作用，包括通过调节膜流动性(53-55)。例如，聚山梨醇酯80可抑制肠道转运蛋白PEPT1(48)。虽然FDAM9监管指南没有描述评估转运蛋白介导的辅料-药物相互作用的方法，但可以假设，聚山梨醇酯80可能会影响并减少PEPT1底物伐昔洛韦的吸收。
如果抑制肠道外排转运蛋白会影响渗透性，可能会使生物利用度增加，但不影响被动吸收药物。西咪替丁和法莫替丁均为BCSIII类药物，是由P-gp介导的肠道外排底物。在大鼠原位单向肠灌注研究中，这两种药物表现出P-gp抑制剂的浓度依赖相关性。值得注意的是，两种药物沿小肠的渗透能力与P-gp表达水平相关，因而还表现出肠道部位的吸收依赖性。如文献报道，维拉帕米为肠道内特异性部位的P-gp抑制剂，可影响全体药物的吸收（56）。一些表面活性剂和一种聚合物在体外也显示出对MDCK-MDR1细胞中P-gp的抑制作用，而五种染料和一种悬浮剂在HEK293细胞中显示出最小的抑制作用（41,57）。
表面活性剂维生素ETPGS（聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯）已被归类为Caco-2单层细胞和其他细胞系中P-gp介导的药物转运抑制剂（58,59）。研究报道维生素E TPGS能够增加BCSIII类药物秋水仙碱在大鼠中的口服生物利用度（60）。值得注意的是，涉及到P-gp底物肠道吸收的体外研究使用的是Caco-2单层细胞模型，而在不同的培养条件下这些细胞中P-gp的表达存在差异（61），并且研究表明这些细胞均过表达P-gp（62）。
Rege等人在Caco-2细胞模型中评估了9种辅料（乳糖、SLS、聚山梨醇酯80、HPMC、多库酯钠、EDTA、丙二醇、PEG400和无水樱桃香精）对7种低渗透性化合物渗透性的影响。聚山梨醇酯80通过抑制主动外排而显著增加了低渗透性化合物从顶端到基底外侧的渗透性。SLS一定程度上增加了药物渗透率并影响Caco-2单层膜的完整性。其余辅料未显示出对这些化合物渗透性的影响（54）。
表面活性剂N-(8-[2-羟基苯甲酰基]-氨基)辛酸钠（SNAC）和癸酸钠（C10）是两种已经历过大分子口服递送临床试验的渗透促进剂。已通过多项3期临床试验的口服索马鲁肽是首个以胶囊口服形式治疗2型糖尿病的多肽药物。研究认为，SNAC通过提高局部pH值来保护药物不被胃蛋白酶的降解以及通过诱导索马鲁肽在胃上皮细胞的跨细胞转运来促进索马鲁肽在胃中的吸收。有研究评估C10与口服胰岛素共同使用的效果，尽管该制剂开发已停止。低浓度的C10通过打开细胞间紧密连接发挥作用，而高浓度的C10通过膜扰动起作用（63）。
讨论
评估药物吸收实验模型的适配性
通常使用原位大鼠灌注模型或体外上皮细胞培养模型来测定药物的肠道吸收，重要的是考虑这些替代药物吸收方法在人体中的实用性。原位大鼠灌注模型表现出与人体的生理差异，例如稀释、胃排空、降解和肠道转运。该模型更利于评估小肠组织（体内主要吸收部位）中的药物转运。此外，虽然大鼠和人体组织显示出相似的药物吸收曲线，但两者在肠壁中表现出不同的转运蛋白和代谢酶表达。因此，大鼠模型可用于预测人体小肠的口服药物吸收，但不能预测口服生物利用度（64）。
Caco-2单层细胞模型是一种能够区分高渗透性和低渗透性的灵敏工具，然而，作为体外模型评估辅料对药物渗透性的影响存在实际应用局限性。例如，使用渗透促进剂将BCSIII类药物的肠道渗透吸收从60%提升至65%，这一现象可能通过Caco-2单层细胞或体内人体生物等效性试验检测到，也可能检测不到。
由于Caco-2渗透性试验的日内变异性约为10%，与生物等效性相似性评估相当（如10-15%），因此很难通过Caco-2单层细胞模型可靠地检测出辅料对低渗透性药物的弱作用力。换言之，可能无法可靠地测定出药物在Caco-2单层细胞中渗透性增强10%的结果。一般来说，当吸收程度变更达10-15%时，预期会导致生物不等效（47）。
据文献报道，与体内相比，Caco-2单层细胞模型在辅料对药物渗透性的影响方面高度敏感（54）。与Caco-2敏感性一致，表面活性剂、崩解剂和壳聚糖等辅料显示出对药物渗透性的影响，但未表现于体内。可预计Caco-2单层细胞会频繁地过度预测辅料的体内效应，比如SLS。这种过度预测的部分原因是Caco-2单层细胞不分泌粘液，因此Caco-2模型对膜破坏剂（即表面活性剂）比体内更敏感。粘液对肠道渗透产生空间和相互作用的屏障，进而会影响药物渗透（65）。
另一个具有实际挑战性的话题是渗透性数值的比较（例如，在使用或不使用辅料的情况下）。目前当使用体外模型如Caco-2单层细胞来评估辅料的潜在效应时，还没有一个通用的方法能评价渗透性的相似性。尽管Caco-2模型渗透性的日内变异性较低，但不同研究之间（甚至在同一天进行）之间仍会存在明显的变异性，这通常是无法解释的，这可能会导致t检验出现假阳性。例如，Rege等人报告了所有研究中约10%的假阳性结果（54）。这些非系统性的表观效应的幅度约为1.3倍，这归因于变异效应而非真正的辅料作用。在另外两项研究中，使用经甘露醇渗透性评估的“更紧密”的单层解释了药物渗透性的降低。Parr等人使用Caco-2单层细胞模型和大鼠灌注研究了辅料对BCSIII类药物渗透性的影响（40），结果显示辅料不会对四种BCSIII类化合物的渗透性带来较大影响。分别在含有辅料和不含辅料的情况下测定了渗透性数值，但未进行统计分析。
马丁达比狗肾上皮细胞（MDCK）也已用于渗透性测定，比Caco-2细胞生长速度更快。在新药发现/制剂开发中，MDCK单层细胞比Caco-2单层细胞更常用。MDCK和Caco-2细胞均可形成极化上皮单细胞层。尽管Caco-2和MDCK细胞的来源（分别为人结肠和犬肾）在生物学上有所不同，但它们的单细胞层具有相当的表观渗透系数值。需要注意的是，两者各自的转运蛋白表达水平也不同（66-68）。
其他细胞培养模型可能是值得进一步评估的更实用的渗透性模型，例如人结肠癌细胞系HT29-H和HT29-MTX，这些细胞可形成具有粘膜屏障的单细胞层（69,70）。还有研究评估了肠上皮样Caco-2细胞与产生粘液的HT29-MTX细胞的共培养模型与人体体内研究的相关性，尽管相关的肠道转运蛋白仍未表达（71-73）。有文献报道了使用生物工程方法3D共培养作为仿生模型（74）。
辅料-转运蛋白相互作用的考量
M9指南要求基于BCS分类的生物等效性豁免提案包括一种基于机制和风险的方法，来评估受试制剂和参比制剂之间的差异（例如，变更前后的SUPAC产品、原研与提议的仿制药）是否不会影响药物吸收。其中一种机制为转运蛋白介导的药物吸收。M9指南参考了重要的肠道转运蛋白，即P-gp和BCRP。由于Caco-2单层细胞模型缺乏转运蛋白的表达，该模型在M9中仅限于评估被动转运药物的高渗透性。讨论了辅料的转运蛋白介导风险评估。一个关键问题为“处方中是否有已知或潜在影响药物吸收的辅料？”。
另外两个FDA指南在评估转运蛋白介导的辅料-药物相互作用的风险方面比M9更全面：“体外药物相互作用研究—细胞色素P450酶和转运蛋白介导的药物相互作用”和“临床药物相互作用研究——细胞色素P450酶和转运蛋白介导的药物相互作用”（76,77）。这些配套指南主要针对预测或评估药物-药物相互作用的药物开发。这些指南还得到一个网站的支持，该网站列出P450酶和转运蛋白的底物、抑制剂和诱导剂（78）。讨论了九种转运蛋白，包括两种在肠道中具有显著表达的顶端局部外排转运蛋白：P-gp和乳腺癌抗性蛋白(BCRP)。鉴于这些蛋白的分布和转运方向，可将药物转运回肠腔并减少药物吸收。相应地，当药物由于这种外排作用而导致吸收不完全时，可使用抑制P-gp和/或BCRP的辅料来增加药物的吸收，这种辅料效应可能无法在体外溶出试验中检测出。
评估转运蛋白介导的药物相互作用的实验工具的质量各不相同，取决于要解决的问题。有一些体外试验被认为是可靠的，可以证明药物或辅料不是抑制剂（76）。例如，有研究证明维生素ETPGS不会抑制人转运蛋白PEPT1（55）。
有体外试验表明BCSIII类药物西咪替丁是P-gp底物和抑制剂（9,79, 80）。这种情况体现了在解决处方中辅料是否对药物吸收具有潜在影响的问题时所面临的普遍挑战。众所周知，通过体外工具去预测体内转运作用或转运介导的药物作用具有局限性。这些局限性包括体外试验和体内作用的相关性以及一种转运蛋白相对于另一种转运蛋白的特异性，因为P-gp和BCRP等转运蛋白可能具有重叠的活性。M9指南列出了四种用于渗透性测定方法验证的模型药物：地高辛、紫杉醇、奎尼丁和长春碱。其中，只有地高辛和奎尼丁在FDA临床药物-药物相互作用指南中被列为示例探针（77）。这种趋同性的缺乏反映了体外和体内工具以及对肠道中转运蛋白介导相互作用的整体理解仍然只是适度开发。
当前最高水平的体内临床研究指南，在评估转运蛋白介导的药物相互作用时强调了上述局限性（77）。该指南指出P-gp的临床底物包括达比加群酯、地高辛和非索非那定。该指南进一步指出，选择P-gp临床底物的标准是（a）与维拉帕米或奎尼丁合用时AUC增加大于2倍和（b）经P-gp表达系统体外转运，且未被大量代谢。此外，当想要评估辅料调节P-gp的风险时（如，辅料通过抑制P-gp进而增加药物吸收的风险），该指南指出选择P-gp临床抑制剂的标准是（a）联合给药时地高辛AUC的增加倍数大于等于2倍（b）为体外抑制剂。这表明地高辛是评估P-gp介导的药物作用的最合适药物。Trueck等人在5种药物鸡尾酒疗法中使用地高辛作为P-gp探针，旨在作为筛选基于转运蛋白相互作用的临床工具（81）。
使用地高辛作为体内临床研究的P-gp探针还存在特异性和敏感性限制（82）。地高辛片的口服吸收率为60-80%（83），未表现出高渗透性（84）。然而，假设未完全吸收的20-40%与P-gp有关，通过P-gp抑制剂增加地高辛吸收的量也有限。非索非那定和达比加群酯被认为是比地高辛更适合用于评估肠道P-gp抑制作用的P-gp探针，尽管它们也有很大的局限性（85）。这些P-gp探针的局限性反映了评估制剂中辅料是否影响药物吸收时所面临的实验性挑战。换言之，转运作用很难在体内得到证明或表征。
未来的研究应该旨在帮助更好地回答关键问题—“处方中是否存在已知或潜在的影响药物吸收的辅料？”目前，体外和体内工具以及我们对肠道水平转运蛋白介导相互作用的整体理解仅支持适度开发，这个关键问题尚且难以得到彻底解决。
结论
能够影响药物胃肠道吸收的辅料限制了基于BCS的生物等效性豁免的批准。辅料可能会影响BCSIII类药物的肠道转运、被动渗透性或主动转运。BCSI类药物不太可能受到常规辅料的影响。迄今为止的研究经验表明，固体口服速释剂型中的常见辅料通常不会改变药物在体内的渗透性或转运。一些潜在关键性的可影响吸收的辅料已在体外和临床前被大量研究，包括可影响肠道转运的辅料（例如山梨醇、甘露醇）。尽管如此，目前的FDAM9指南对辅料变更有保守的限制。这些限制，尤其是BCSIII类药物的限制，值得在监管层面加以减免。建立由于辅料变更而导致BE临床研究失败的数据库可以有助于识别那些不允许的辅料变更。
参考文献
见原文。
最后编辑于 2024-01-08 · 浏览 1845
