FDA对生物制品药学变更所引入的可比性研究的回顾性分析

生物制剂生产包含多个关键步骤，先通过上游工艺（如细胞接种与扩增）和下游工艺（如细胞收获、纯化、病毒去除）生产原液（DS），再进行制剂（DP）的配制与灌装等工作。在药物研发中，为实现生产规模扩大与工艺优化，生产流程或地点难免发生变更，这一过程被称为“产品开发”。

常见变更类型很多，且不同变更之间可能还存在关联。比如场地变更与工艺变更常同步发生，因生产工艺通常需针对特定设施定制。细胞相关变更必然伴随工艺调整以适配不同细胞系，例如为优化新细胞（如从Sp2/0细胞转为中国仓鼠卵巢细胞CHO）生长，常需使用新培养基。生产规模扩大与新工作细胞库（WCB）启用，需更换更大生物反应器，并调整培养基、通气、营养补料策略、pH控制、过滤及层析条件等。产品研发中，药物浓度、剂型、配方等也可能变更，以优化剂量或给药方式。上述生产变更与临床研发过程同步进行。

生产变更可能对生物制剂质量与临床表现产生影响。比如不同细胞系的翻译后修饰机制不同，不同培养条件下细胞产生的蛋白质糖基化谱也可能存在差异。又如溶解氧浓度会影响细胞生长速率与核心岩藻糖基化水平；高氨浓度会降低聚糖结构的末端唾液酸化，导致等电点（pI）升高；pH值会影响半乳糖基化与唾液酸化的微观异质性；培养温度、金属离子（如Mg²⁺、Mn²⁺）及生产方式（流加培养vs灌注培养）也会影响唾液酸化。这些都可能对对关键质量属性（CQA）产生影响。变更对生物学功能也会产生影响。比如半乳糖基化和唾液酸化产物能增强与FcRn的结合，延长单克隆抗体（mAbs）和Fc融合蛋白的血清循环半衰期；唾液酸还可掩盖半乳糖残基，避免其与内吞受体ASGPR和甘露糖受体结合，进一步延长半衰期。去岩藻糖基化会增强与FcγRIIIa的结合及抗体依赖性细胞毒性（ADCC）活性，而唾液酸化会降低该活性。生产变更可能导致治疗性蛋白质的效价、溶解度、稳定性和生物功能发生改变，进而可能影响药代动力学（PK）、药效学（PD）、疗效、免疫原性和安全性等临床性能。

为支持生产变更的合理性，必须开展可比性评估，以确认变更前后产品的一致性。由于生物制剂分子与功能的多样性及生产工艺的复杂性，可比性评估需“具体情况具体分析”。当前全球生物制剂可比性评估主要遵循ICH Q5E指南，核心原则包括：1）仅通过药学分析研究可能足以证明可比性；2）若分析研究显示变更前后产品存在差异，且特定质量属性与安全性、有效性的关联未明确，可比性评估需结合非临床和/或临床桥接研究，以应对其对安全有效性可能产生的不利影响的不确定性。

不同变更对产品质量、安全性和有效性的潜在风险不同，评估生产变更时应采用风险导向方法。若全身暴露量可预测临床疗效，开展临床PK可比性研究有助于解决疗效的不确定性；若PK与疗效的关联未明确，或需解决安全性不确定性，则需开展其他类型的临床研究。

FDA对单抗和Fc融合蛋白两大类生物制剂的药学变更和可比性研究进行了分享。选择这两类的原因在于，它们均含Fc片段，可通过与新生儿Fc受体（FcRn）相互作用获得理想的PK特性，且均常用哺乳动物细胞表达系统生产，生产流程相似。一起来看下FDA分享的经验。

FDA选择了1996年10月28日至2021年12月25日期间，通过351(a)生物制品许可申请（BLA）获批的产品，最终确定了85种单克隆抗体和10种Fc融合蛋白作为研究对象。以研究项目中的关键临床试验（pivotal clinical studies）为时间参考点，将已识别的生产变更按发生时间划分为三个阶段：1）关键试验前阶段（pre-pivotal stage）：关键临床试验开始前发生的生产变更；2）关键试验期间阶段（during-pivotal stage）：关键临床试验进行过程中发生的生产变更；3）关键试验后阶段（post-pivotal stage）：关键临床试验结束后发生的生产变更。具体生产变更类型如下表所示。

生产变更分布

本次调查共发现626项生产变更，涵盖85种单抗的519项变更，以及10种Fc融合蛋白的107项变更。

变更类型划分与占比

这些变更被归为7类，具体分类及在626项变更中的占比如下：

细胞变更、工艺变更、DS与DP生产场地变更：每类占比约20%。

制剂配方变更、制剂浓度变更、产品包装形式变更：每类占比约10%。

剂型变更：占比约5%。

变更时机分布

626项生产变更分散在三个临床开发阶段，各阶段占比为：

关键研究启动前（关键研究前阶段）：占比67%。

关键研究进行中（关键研究中阶段）：占比8%。

关键研究完成后（关键研究后阶段）：占比25%。

不同开发阶段的变更类型分布特点

对比7类变更在三个开发阶段的分布，发现以下6项核心结论：

关键研究前与关键研究中阶段，工艺变更、场地变更、细胞变更为最频繁的三类变更，各阶段合计占比分别约为60%和80%。

关键研究后阶段，包装形式变更与工艺变更、场地变更共同成为最频繁的三类变更，三者合计占比75%。包装形式变更在关键研究后阶段（18%）的发生频率，高于前两个阶段（均为6%-7%）。细胞相关变更在关键研究后阶段（10%）的发生频率，低于前两个阶段（均为20%）。

制剂配方变更与制剂浓度变更在关键研究前阶段（各13%-14%）的发生频率，高于关键研究中与关键研究后阶段（均为6%-7%）。

剂型变更在三个阶段均为发生频率最低的变更类型。

具体变更情况如下图所示。

支持生产变更的可比性数据与方法

本次调查围绕生产变更后产品的可比性评估，明确了核心数据类型与对应的可比性方法，并结合变更时机分析了方法的应用规律，具体内容如下：

可比性评估的核心数据类型

调查发现，支持变更后产品的可比性评估方案包含4类关键数据，各类数据的定义与范围如下：

分析可比性数据：涵盖各类理化性质测试与功能性测试所产生的数据，是可比性评估的基础组成部分。

临床PK可比性数据：来自对比变更前与变更后产品PK数据的研究，部分研究为满足统计评估需求，会采用传统生物等效性标准进行前瞻性设计。

其他临床经验数据：包括评估变更后产品PK、PD、免疫原性、疗效及安全性的研究数据；部分研究虽纳入变更前产品，但并非以PK可比性评估为设计目标。

动物数据：来源于对比变更前与变更后产品的体内动物研究。需注意的是，仅1份生物制品许可申请（BLA）中仅包含动物数据，未涉及临床数据。动物数据使用频率较低，在支持变更后产品获批方面很少发挥关键作用。

4类数据类型如下表所示：

支持变更后产品的可比性方法分类

基于可比性评估中纳入的临床数据类型，将支持变更后产品的可比性方法划分为4类，具体定义如下：

方法1：无临床数据，仅依赖分析可比性数据。

方法2：包含临床数据，且数据来源于对比变更前与变更后产品的PK可比性研究。

方法3：包含临床数据，且数据来源于变更后产品的其他临床经验。

方法4：包含临床数据，且数据为方法2与方法3的组合（即同时纳入PK可比性研究数据与其他临床经验数据）。

不同变更时机下的可比性方法应用分析

下表总结了按变更时机（关键研究前阶段、关键研究中阶段、关键研究后阶段）划分的可比性方法应用情况，下图则按变更类型，将数据分为两组（组1：关键研究前+关键研究中阶段；组2：关键研究后阶段）进行可视化呈现。

整体规律与分阶段细节如下：

（一）整体应用规律

方法1主要用于支持工艺变更、场地变更与细胞相关变更。

方法2在所有变更类型中的使用率最低。

方法3是最常用的方法，支持了70%的所有变更。

方法4在所有变更类型中的使用率均高于方法2。

（二）分阶段应用细节

关键研究前与关键研究中阶段的变更

此阶段出现的变更，主要采用方法3，即变更后的产品相关临床研究（如上表所示）。换句话说，大多数变更（469项中的399项，占比85%）采用方法3，即依赖变更后产品的其他临床经验数据。

剩余15%的变更采用方法2或方法4，这两类方法均包含临床PK可比性数据。

这里给出的数据就很明显了，变更要趁早，最好不要等到关键临床研究都做完了再行变更。

关键研究后阶段的变更

此阶段变更的支持涵盖全部4类可比性方法，具体应用比例如下：

32%的变更依赖方法1（仅分析可比性数据）；

69%的变更依赖包含临床数据的方法，其中方法2占11%、方法3占24%、方法4占32%。

方法1支持的变更类型分布：50项采用方法1的关键研究后变更中，以工艺变更与场地变更为主（各类约20项），其次为细胞变更、制剂配方变更、制剂（DP）浓度变更与产品包装形式变更。

含临床PK可比性数据的方法（方法2+方法4）支持的变更类型比例：不同变更类型中，此类方法的应用比例差异显著，具体为：

剂型变更：2/2，占比100%；

产品包装形式变更：24/29，占比83%；

制剂配方变更：9/11，占比82%；

制剂（DP）浓度变更：8/11，占比73%；

工艺变更：12/43，占比28%；

细胞变更：4/15，占比27%；

场地变更：11/46，占比24%。

三种特定变更类型的可比性

细胞相关变更

细胞相关变更共109例，分为三个子类，其可比性方法选择与变更阶段强相关。

新宿主细胞类型变更（8例）：仅发生在关键试验前阶段，如从SP2/0或杂交瘤细胞变更为CHO细胞。

新主细胞库（MCB）变更（25例）：88%（22例）发生在关键试验前及试验期间，关键试验后极少出现。

新工作细胞库（WCB）变更（76例）：是最频繁的细胞相关变更，各阶段均有发生。

可比性方法选择

新宿主细胞类型变更：8例均采用变更后产品开展后续临床试验，其中3例遵循方法3，5例结合临床PK可比性及其他临床经验（方法4）。

新MCB变更：所有阶段的变更均需临床数据支持，采用方法3或4。

新WCB变更：关键试验后变更（12例）方法多样，7例仅用分析可比性数据（方法1），5例用临床数据（1例方法2、3例方法3、1例方法4）；其中3例无其他并发变更的变更均采用方法1，其余9例因存在并发变更，方法选择受到影响。

核心趋势总结

86%（101例中的86例）的细胞相关变更发生在关键试验前阶段。

新宿主细胞类型变更数量最少且仅在关键试验前发生，但采用PK可比性研究支持的比例最高。

新MCB变更关键试验后极少发生，且始终需临床数据支持。

新WCB变更频繁，部分仅需分析可比性数据支持，当存在其他生产并发变更时，多会评估PK可比性。

细胞株变更涉及的可比性研究如下图所示。

制剂形式变更

调研中涉及的制剂形式主要为瓶装、预充式注射器（PFS）和自动注射器（AI），其中瓶装含冻干粉末或液体剂型，PFS和AI仅含液体剂型。

54例制剂形式变更中，50%（25例）发生在关键试验后，其中约75%（25例中的18例）是从PFS变更为AI。

可比性方法选择

除1例从瓶装变更为PFS的变更采用方法1外，所有制剂形式变更均需临床数据支持（方法2、3或4）。

关键试验后从PFS变更为AI的所有案例，均通过临床PK可比性研究支持（方法2或4）；关键试验前该类变更（7例）中，6例采用临床PK可比性研究，仅1例（MAb-t）采用方法3。

当容器与剂型同时变更（如从瓶装冻干粉末变更为PFS液体）时，无论变更阶段，均需临床数据支持；14例该类变更中，6例用方法3，8例用含临床PK可比性研究的方法4。

额外注意点：关键试验后制剂形式变更采用方法4时，除PK可比性外，还需评估变更后产品的安全性特征。

其他常见多类型并发变更

重点分析了三种常见的多类型并发变更场景，其可比性方法选择受变更组合、规模及阶段影响。

制剂（DP）浓度与制剂配方并发变更

关键试验后共8个产品发生该类变更，6例采用含临床PK可比性数据的方法（方法2或4），2例静脉注射（IV）产品分别采用方法3（MAb-6）和方法1（MAb-7）。

关键试验后仅1个单克隆抗体（MAb-5）和1个Fc融合蛋白（Fc-fusion-1）发生剂型变更，均通过方法4衔接。

如下表所示。

工艺与生产场地并发变更

各阶段均有大量工艺变更与场地变更并发（关键试验前74%、试验期间53%、试验后86%，如下表），两者可比性方法分布模式相似。

关键试验后约50%的工艺或场地变更仅用分析可比性数据支持（方法1），31%采用方法3，26%采用含PK对比数据的方法（方法2和4合计）。

需PK数据支持的工艺变更案例包括培养基变更、工艺放大相关变更、纯化步骤变更等，且多伴随细胞库、DS生产场地、DP浓度、配方或新注射装置等并发变更。

细胞培养规模与其他工艺并发变更

关键试验后共18例细胞培养规模变更（0.83倍至125倍，中位数5.5倍），且均伴随其他工艺变更。

规模扩大≥5倍的变更（10例）中，7例需临床数据支持（3例方法3、4例方法4）；规模扩大<5倍的变更（8例）中，6例采用方法1。

因18例变更均存在多类型并发变更，无法将可比性方法选择单纯归因于生产规模变更。

下表展示了关键试验后变更的示例，红色为工艺规模放大倍数超过5倍的例子。很明显，可比性方法与发酵工艺放大的规模相关。

一、可比性评估的四种核心方法

研究依据可比性方案中纳入的临床数据类型，将评估方法分为四类，具体如下：

方法1：仅通过分析对比确认产品可比性，不纳入任何临床数据。

方法2：当分析研究无法完全确定产品可比性时，引入对比性临床PK数据，评估相对生物利用度。

方法3：在分析对比基础上，结合额外临床经验（如变更前后产品对比研究、变更后产品单独研究），进一步明确变更后产品在疗效、安全性（含免疫原性）等临床性能方面的表现。

方法4：可比性方案同时纳入对比性临床PK数据与变更后产品的其他临床经验。

此外，研究指出非临床体内研究在可比性评估中作用有限，但部分情况下非临床PK研究仍会与临床研究一同提交，以支持生产变更。例如，某补充生物制品BLA中，动物研究的PK和药效学可比性数据，成为支持药物DP浓度、配方及灌装地点同步变更的主要体内数据，原因是在健康受试者中开展临床PK可比性研究存在安全与伦理顾虑。

二、生产变更的时间节点对评估方法的影响

将生产变更时间分为关键研究前、关键研究期间、关键研究后三类，不同节点的变更对应不同评估逻辑与方法选择：

关键研究前变更：变更后产品会在关键研究中接受安全性与疗效评估，以支持获批，因此逻辑上选择方法3进行可比性评估。此类变更占比最高，达67%。

关键研究期间变更：在调研中占比极低（不足8%），其对产品临床性能的影响难以解读，不符合EMA指南要求，属于不推荐的变更节点。

关键研究后变更：占比25%，评估方法选择与变更风险相关：1）31%的变更仅通过分析数据支持（方法1），此类变更被认为对临床性能影响风险低，典型案例包括DP组装地点变更、WCB变更及微小配方变更；2）69%的变更需结合临床数据（方法2、3、4），常见变更类型包括MCB变更、剂型变更、给药装置变更（主要为预充式注射器PFS改为自动注射器AI）及大规模工艺放大，部分变更可能同步发生。

三、不同类型生产变更的特点及评估策略

（一）细胞相关变更

细胞相关变更的风险等级与评估方法高度关联，具体如下：

宿主细胞类型变更：被公认为高风险变更，调研中无此类变更发生在关键研究后。不同宿主细胞表达的糖基化酶和转运体不同，会导致蛋白质糖基化模式、PK、疗效及免疫原性改变。调研中4例变更为关键研究前从鼠源细胞系（如NS0、Sp2/0）转为CHO细胞，目的是避免鼠源细胞产生的α-半乳糖（α-Gal，强免疫原性聚糖）引发过敏反应。此类高风险变更需通过方法3或4评估，且日本监管机构要求获批后宿主细胞类型变更需按新上市许可申请提交。

MCB变更：即使源自同一宿主细胞类型，仍被WHO和EMA归为重大变更，因可能导致产品异质性变化，进而影响CQAs，如聚集体/溶解度、电荷变异体，甚至引发临床PK差异（如聚集体增加会降低皮下吸收、影响生物功能、增加免疫原性；等电点pI变化会影响皮下给药单克隆抗体的吸收与分布）。调研中MCB变更多源自同一克隆，需通过方法3或4评估。

WCB变更：FDA和WHO将同一MCB衍生的新WCB归为微小变更，FDA指南允许符合可比性方案的新WCB通过BLA年度报告提交，无需额外审批。调研中仅5/76的WCB变更需结合临床PK研究支持，远低于宿主细胞类型变更（5/8）和MCB变更（5/25），且评估方法选择需结合同步发生的其他变更综合判断。

（二）生产地点与工艺变更

变更特点：生产地点（活性物质生产）新增或替换是常见重大变更（EMA定义）；工艺变更中，影响CQAs的类型（如生物来源原材料、生产规模、细胞培养条件、纯化工艺、病毒安全检测与去除/灭活步骤、新杂质产生等）也属于重大变更。两类变更在调研中发生频率最高，分别占626项总变更的134项和146项。

评估策略：关键研究前或期间的地点与工艺变更均需通过临床研究评估；关键研究后变更中，半数需结合临床数据。其中，关键研究后大规模细胞培养工艺放大，或同步伴随细胞、地点、浓度、配方、给药装置变更时，更常通过方法2或4评估。

特殊案例：1例Fc融合蛋白关键研究后工艺放大15倍，仅通过方法1（分析对比）评估。因分析研究显示唾液酸化水平差异微小，且体外结构功能研究证实唾液酸酶去除唾液酸不影响药效，故无需临床数据支持。

（三）DP浓度与配方同步变更

变更特点：两类变更均被EMA归为影响CQAs的重大变更，且常同步发生。配方优化是开发关键步骤，常用缓冲剂包括磷酸钠、组氨酸、柠檬酸、柠檬酸钠、乙酸钠、琥珀酸盐、L-精氨酸等；部分缓冲剂（如柠檬酸盐）可能引发皮下注射疼痛，需通过调整配方浓度或更换辅料解决（如阿达木单抗去除柠檬酸盐，改用甘露醇、聚山梨酯80与水的简化配方）。

评估策略：皮下给药产品为提高患者依从性与舒适度，需减少注射体积，这会导致配方浓度升高，而高浓度易引发蛋白质聚集，增加免疫原性风险，因此浓度升高常伴随配方优化（如选择合适辅料、稳定剂、渗透压）。调研中所有关键研究后皮下给药产品的浓度与配方同步变更，均需通过PK相似性研究评估；阿达木单抗等案例还通过方法4（结合PK可比性研究与疗效、安全性临床经验）支持变更。

辅料与剂型关联影响：表面活性剂（如聚山梨酯20/80、泊洛沙姆188）可稳定配方中单抗、防止聚集，但辅料更换可能影响蛋白质相互作用及给药效率（如PFS与AI的硅涂层脱落、滑动力变化），此类变更需通过PK相似性研究验证；剂型变更（如冻干制剂改液体制剂）常伴随配方调整（冻干制剂需添加甘露醇、蔗糖、海藻糖等保护剂），调研中2例关键研究后剂型变更均通过方法4评估。

（四）给药装置（剂型）变更

变更影响因素：装置参数可能影响产品PK、安全性与疗效。例如，自动注射器（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）达标概率；注射针长度（≥8mm）会提高四肢肌肉注射参数（vs.4-5mm针头），而注射部位皮肤厚度（2-3mm）在不同人群中差异小。目前装置参数（如注射深度、部位）对蛋白质药物吸收、PK、疗效、安全性的影响机制仍需进一步研究，且具有产品特异性。

评估策略：调研中除1例外，所有装置变更均需结合临床PK可比性研究（方法2）或其他临床证据（方法3、4）评估：

关键研究前或期间变更常通过方法3评估，即变更后装置（如PFS）的临床经验直接支持获批。

关键研究后从瓶装改为PFS的变更中，2/6无需临床PK研究，因两者均通过手动注射器给药，方式相似；若同步伴随剂型变更（如瓶装冻干制剂改PFS液体制剂），则100%需通过方法4评估，50%关键研究前/期间变更需通过方法4评估。

关键研究后从PFS改为AI的19例变更，均需通过临床PK可比性研究评估，因两者给药方式差异大（如注射角度90°vs.45°、注射速度弹簧控制vs.手动控制、皮肤穿透深度不同）。

典型案例：1例单克隆抗体的PFS与AI PK对比研究未达BE标准，企业通过修改AI弹簧设计，在第二次临床PK研究中实现BE，体现了PK可比性研究在解决装置组合产品临床性能不确定性中的作用。此外，支持生物制剂-装置组合产品商业化，除装置间可比性评估外，还需提交人因验证数据、局部不良事件数据、装置设计验证与确认数据等。