從原研胰島素的“仿制”談胰島素的臨床應用

梁琳瑯

北部戰區總醫院，遼寧 沈陽 110000

胰島素是臨床糖尿病管理中不可或缺的手段，及時啟動外源性胰島素補充治療是非常必要的降糖管理策略，尤其當患者胰島功能逐漸衰退、口服降糖藥治療效果不佳或存在禁忌證［1］。隨著部分原研胰島素制劑專利保護期到期和生物技術的發展，各類非原研胰島素制劑相繼獲批上市，為降糖管理提供了更多的治療選擇。但由于原研生物制品的特殊性，使其很難被完全精準復制，深刻認識原研胰島素與非原研胰島素的特性是合理規范應用這些藥品的前提。

本文將陳述原研與非原研生物制品的定義、研發生產過程、審批要求和臨床應用中的一些差異，希望能夠為臨床醫生在使用胰島素治療時提供幫助。

1 原研生物制品的上市需經完整、全程的系統評價

1.1 原研生物制品的研發周期長達十幾年，具備完整的安全性和有效性數據

原研胰島素屬于原研的生物制品。生物制品的研發是一條“從無到有”的創造之路，作為首次開發的藥品，原研生物制品是指對成千上萬種候選藥進行層層篩選，開展規范的新藥臨床前研究以及嚴格的臨床試驗研究，最終獲準上市的原創性研發新藥［2］。

原研生物制品經歷了完整的、全程的藥學、非臨床和臨床試驗評價系統，包括基礎研究、藥物篩選、臨床前研究、臨床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期試驗等評價才能獲批上市，這個過程可長達十幾年，候選化合物的范圍逐漸縮小，由5 000～10 000 種到大約250 種，再到5 種，最后只有1 種原研藥物脫穎而出；而受試者人數也由最初的20～100 例到100～1 500 例，再擴大到1 000～5 000 例，最終獲得較為完善的療效與安全性數據［2-4］。例如，原研門冬胰島素30 制劑的研發歷經15 年，研發過程也是不斷地擇優汰劣、調整和優化生產工藝，經過臨床前試驗以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗，憑借完備的安全性和有效性數據［5-6］，最終于2001 年被美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批準上市。

1.2 生物類似藥需要逐步證實其與原研生物制品的高度相似性

胰島素是通過生物DNA 重組技術生產的藥物，屬于生物制品，很難完全精確地被復制。最直接的原因是生物技術藥物多產生于生物活體，藥物結構及生產工藝較為復雜，只能生產出與原研生物制劑在結構、療效以及安全性上相似的藥物，因此，生物制劑的仿制藥只能被稱為“生物類似藥”［7］。原研藥則是生物類似藥的參照藥。

生物類似藥與化學藥物的仿制藥在本質上有很大不同。化學藥物通常為穩定的小分子（低分子量）化合物，具有確定的、完全的表征結構，可以通過明確的化學反應生產。當此類藥物專利過期后，仿制藥生產者只需證實仿制藥與原研化學藥物含有相同的活性成分，且規格、劑型和給藥途徑相同，在同樣嚴格條件下生產即可，無需進行動物或臨床研究［8］。而生物制劑是利用活細胞或活微生物生產的具有高度復雜三維結構的大分子生物制品，與化學藥品相比，生物藥品分子量更大、結構復雜，生產及提取純化過程復雜繁瑣，并且穩定性容易受外界環境影響。專利保護期過期后，由于原研產品的特定制造工藝仍為原研企業專有，生物類似藥的生產者必須自行開發生產工藝［8］，而任何微小改變均可使生物制品大分子結構和效價發生改變，也可能顯著影響雜質水平、蛋白質聚集程度和翻譯后的修飾，而這些變化均可引起嚴重的安全性問題和藥物效應學的改變，如療效喪失、不可預測的免疫原性反應和其他不良反應［9］。因此，生物類似藥要做到與參照藥完全一致幾乎是不可能的，這也正是生物藥的仿制品只能被稱為生物類似藥，而不能被稱為生物仿制藥的原因［10］。

正因為生物類似藥幾乎不可能做到與原研生物制劑完全相同，因此，生物類似藥的研發需證實其與參照藥相比在質量、安全性和有效性方面具有相似性。首先，為了證明與原研藥結構的相似性，生物類似藥的研發重點在藥學、臨床前研究等方面［11］。國家藥品監督管理局藥品審評中心《生物類似藥研發相關問題問與答》中指出，生物類似藥研發的總體思路是以比對試驗證明其與參照藥的相似性為基礎，應采用逐步遞進的順序，分階段開展藥學、非臨床、臨床比對試驗，支持其安全、有效和質量可控［12］，而原研藥研究關注重點為臨床安全性和療效，兩者研發過程及重點呈“倒三角”［11］。此外，生物類似藥的研發更關注于產品工藝的穩定性、產品批間的一致性、產品高級結構的高度相似性和翻譯后修飾產物以及其他變異體在產品中組成的可控性、比對研究檢測項目的全面性、質量研究方法的先進性、統計分析方法的可靠性等［13］。

我國對生物類似藥研發與評價的指導原則出臺較歐盟晚。2015 年國家藥品監督管理局（National Medical Products Administration，NMPA）首次發布《生物類似藥研發與評價技術指導原則》（下稱《指導原則》），指出生物類似藥是在質量、安全性和有效性方面與已獲準注冊的參照藥具有相似性的治療用生物制品［14］。對生物類似藥的審批應進行藥學、非臨床和臨床比對試驗，確定相對于參照藥的相似性。自《指導原則》頒布以來，在我國獲批上市的生物類似藥共有4 個，均為單抗類藥物［10］。

1.3 我國現有的非原研胰島素制劑未按照生物類似藥進行申報

我國現有的非原研胰島素制劑大多是按照2007年《藥品注冊管理辦法》生物制品注冊分類中“已有國家藥品標準的生物制品”申報注冊［15］。在申報過程中不要求與原研生物制品進行藥學比對和非臨床比對等全面的相似性對比，一般僅需進行Ⅲ期注冊試驗。因此，只能稱之為“已有國家藥品標準的生物制品”，不能被稱為“生物類似藥”。目前我國尚無任何一個已上市的胰島素產品被批準為“生物類似藥”［11］。

2 胰島素制作過程復雜，胰島素制劑的純度、穩定性、免疫原性等受多個環節影響

原研胰島素的生產過程非常復雜，涉及多個環節，很難做到完全復制。重組人胰島素的生產大致包括基因重組、轉染至宿主細胞、細胞培養擴增、蛋白質生產、過濾、純化、結晶、儲存等過程［16］。這些生產過程中任何細微的變化，如宿主細胞培養環境的溫度、濕度、反應時間以及產物的純化和輔料添加等任何一個環節的不同，都有可能導致相應蛋白質制劑的結構、穩定性或免疫原性產生差異，從而在制劑療效和安全性方面產生臨床影響［16-18］。如上文所述，專利過期后，特定的生產工藝仍為原研產品生產者專有，生物類似藥的生產者必須使用自行研發的生產工藝，結果導致生物類似藥幾乎不可能與參照產品100%相同，只能做到高度相似［8］。即使是生產過程中的微小差異或改變都會導致產品關鍵質量特性的改變，進而影響產品的純度、儲存穩定性、免疫原性等性質，最終造成安全性和臨床療效的差異［16］。

2.1 純度

在生物類似藥的生產中，不同生物技術公司、不同藥物種類所用的工具細胞和蛋白純化技術都不同，由生產工藝不同帶來的制劑中的雜質也不同［19］。產品和工藝相關的雜質也會導致產品特性改變，例如胰島素制劑生產中，在去除C 肽和三維結構再生的轉化步驟可能產生脫酰胺形式的雜質［17］，而制劑中的雜質進而會影響產品的免疫原性［20-21］。

2.2 穩定性

除生產過程之外，生產后儲存過程也可能引發制劑變化。蛋白質結構中非共價鍵的穩定性很容易被外力因素（如振動、溫度等）影響，加熱、延長保存、有機溶劑、氧氣、pH 改變及其他多種因素都可引起蛋白質結構發生改變。此外，生產條件（如劑型、操作）和儲存條件的不同，也可影響蛋白質的生物活性，最終導致生物制劑療效和安全性的不同［13］。例如，高分子量蛋白（high molecular weight proteins，HMWP）是胰島素生物制劑研發中的一個重要的關鍵質量屬性。胰島素的肽和蛋白質的共價鍵改變導致形成HMWP，這是一種主要的結構改變，對交聯分子的理化性質有重要影響［22］。對非原研甘精胰島素Glaritus?和長秀霖?與原研甘精胰島素進行抽樣分析比較，不同批次的研究顯示，非原研甘精胰島素制劑中HMWP 水平隨樣品儲存時間延長而升高，而在樣品的任何儲存時間，原研甘精胰島素中HMWP 水平一致低于Glaritus?和長秀霖?。當在模擬實際產品使用條件下（25 ℃，28 d）研究時，發現原研胰島素與非原研胰島素制劑之間的差異更加明顯［23］。HMWP 的生成可能進一步導致胰島素免疫原性增加和胰島素活性降低等不良后果［24］。

2.3 免疫原性

如前所述，制劑純度和穩定性的變化均可能導致生物類似藥與原研制劑的免疫原性差異。免疫原性指藥物刺激機體形成特異性抗體或致敏淋巴細胞的性質［25］，也是生物制品安全性和療效評估中的重要一項［11］。影響生物制劑免疫原性的因素有很多，如結構序列、糖基化作用、制備工藝、貯存條件、污染或雜質、制劑配方、包裝材料、給藥劑量、給藥途徑和患者的遺傳因素等，均可使生物制劑免疫原性發生改變［25］。生物大分子生產過程中采用的容器也可能影響蛋白的免疫原性［19］。此外，生物大分子的生產步驟復雜繁瑣，包括宿主細胞的培養、原始細胞庫的建立及蛋白的生產、純化、分析、制劑、儲存等，任何步驟的細微差異都有可能導致最終所得大分子的結構改變，從而增加其免疫原性［19］。免疫原性的潛在臨床后果包括藥物療效降低和藥物安全性的改變［11］。因此，在治療應用中，對生物制劑的免疫原性問題必須予以足夠重視。

治療用胰島素對人體也具有免疫原性。胰島素抗體的產生可能影響到整體血糖控制、胰島素用量、低血糖發生率，也可能對發生β 細胞功能衰竭或糖尿病慢性并發癥有影響作用［20］。臨床研究中，對胰島素制劑的免疫原性監測主要指標包括胰島素抗體陽性個體比例、抗體出現時間、抗體滴度及其動態變化等［6,25-27］。由于門冬胰島素與人胰島素的氨基酸序列不同，對原研制劑的免疫原性也進行了嚴格評估。在四項國際開放平行組研究中，部分患者接受NPH 聯合門冬胰島素或人胰島素治療，另一部分患者接受門冬胰島素30 或雙相人胰島素治療，共6～12 個月，并在各研究的基線、3、6、12 個月等不同時點取血樣檢測胰島素抗體水平，使用放射免疫分析方法分析循環中的胰島素抗體。結果發現，與雙相人胰島素治療組相比，門冬胰島素30 治療組患者的交叉反應性抗體滴度起初雖有所增高，但在3 個月達峰后逐漸降低，直至9～12 個月內降至基線水平，并且即便檢測到抗體水平增高，胰島素的療效和安全性并未受到任何影響。同樣，在門冬胰島素30 治療組與人胰島素治療組的比較中，也發現了類似的結果［6］。

而在非原研胰島素與參照藥的免疫原性研究中，則發現非原研胰島素抗體陽性率高于參照藥。一項研究對ELEMENT-1 和ELEMENT-2 研究中既往使用甘精胰島素患者進行評估，這些患者在研究期間轉為等劑量非原研甘精胰島素LY2963016 或繼續原研產品治療。結果發現，2 型糖尿病患者在轉為LY2963016 治療24 周期間的胰島素抗體陽性患者比例顯著高于繼續原研產品治療者（P=0.01）［26］。另一種非原研甘精胰島素Solumarv 在向歐盟藥品管理局（European Medicines Agency，EMA）提交的審批材料中也顯示，與原研胰島素相比，Solumarv 治療56 周期間的胰島素抗體滴度持續增高，免疫原性研究數據不足以支持相似性也成為導致申請撤回的原因之一［27］。胰島素抗體陽性和滴度較高可能影響胰島素制劑療效，導致血糖控制欠佳、胰島素用量增加、患者體質量增幅較大等后果［26］。更嚴重的是，還有一份病例報告中顯示患者在使用某一批次的非原研胰島素后發生嚴重過敏反應，按照不同比例稀釋后，檢測結果均顯示嗜堿性細胞脫顆粒百分率顯著高于原研胰島素，提示生物類似藥生產過程中混入污染抗原導致嚴重過敏反應［21］。

3 原研胰島素在臨床應用中顯示出良好的療效和安全性

原研胰島素由于經歷了嚴謹、科學、系統的藥物研發過程，且上市時間相對非原研產品更早，其療效和安全性也經過大量臨床試驗和實踐的檢驗，擁有更為完善的臨床應用證據體系。以原研雙時相門冬胰島素30 為例，自2001 年上市以來，在全球多個國家的臨床應用中積累了極為豐富的療效和安全性證據。INITIATE［28］、EuroMix［29］、ACTION研究［30］以及1707［31］等多項隨機對照研究反復證實了糖尿病患者使用門冬胰島素30 治療可以降低糖化血紅蛋白（glycated hemoglobin A1c，HbA1c）1.5%～2.8%。對以精制米面為主食和胰島β 細胞早相分泌缺陷出現較早的中國人群而言，門冬胰島素30 兼顧空腹和餐后血糖控制，優勢更為突出，整體血糖控制效果優于強化口服降糖藥或單純起始基礎胰島素治療。A1Chieve 中國亞組［32］、EasyMix［33］、IMPROVE 研究中國隊列［34］、中國PRESENT 研究［35］、INTENSE［36］等中國大樣本觀察性研究一致證實，起始預混胰島素類似物治療12～26 周后，空腹、餐后血糖和HbA1c 均有顯著降低，且低血糖風險較小。

現有研究顯示，原研胰島素與非原研胰島素的血糖控制效果和安全性可能存在差異，由原研胰島素轉為非原研胰島素時需加強血糖監測，必要時重新調整劑量。一項研究對2007—2014 年參加“亞洲聯合糖尿病評估計劃”的81 531 例1 型糖尿病和2 型糖尿病患者進行橫斷面調查，以評估原研胰島素和非原研胰島素在血糖控制方面的差異。結果發現，原研胰島素使用者的空腹血糖（9.4 mmol/L）、HbA1c（8.9%）、胰島素用量（0.47 IU/kg）和HbA1c＜7.0%的達標率（18.3%）均優于非原研胰島素（空腹血糖9.9 mmol/L、HbA1c 9.3%、胰島素用量0.52 IU/kg、HbA1c＜7.0%的達標率為12.4%），且差異有統計學意義［37］。青島內分泌與糖尿病醫院的一項回顧性研究顯示，在非重癥病房，接受原研胰島素治療的2 型糖尿病患者空腹血糖降幅大于對應的非原研胰島素治療者（分別為-2.20和-1.24 mmol/L，P=0.04），且不伴有低血糖風險增高［38］。另一項干預性觀察性研究中患者由原研預混胰島素轉為非原研胰島素治療，結果顯示治療6 個月后HbA1c 水平無明顯改變，但維持這一HbA1c 水平所需的非原研胰島素用量顯著增加，由0.62 IU·kg-1·d-1增加至0.65 IU·kg-1·d-1（P=0.000 4）［39］。

可見，非原研制劑只能達到與參照藥相似，不能完全相同。“相似”并不意味著“可互換”，“可互換”的實現必須基于嚴格的藥物評價系統和穩健的藥物警戒跟蹤和追溯系統。《生物類似藥臨床應用管理專家共識》中指出，我國目前尚未建立生物類似藥“可互換”的標準。生物類似藥的適應證不能自動外推至參照藥的所有已批適應證［10］。因此，臨床上在原研胰島素轉換為非原研胰島素或將非原研胰島素用于原研胰島素制劑適應證時需謹慎。

綜上所述，我國目前上市的非原研胰島素制劑大多是按照2007 年《藥品注冊管理辦法》生物制品注冊分類中“已有國家藥品標準的生物制品”進行申報，一般只需按要求進行Ⅲ期臨床試驗即可，并未達到2015 年《生物類似藥研發與評價技術指導原則（試行）》中規定的生物類似藥的申報條件，從藥品研發、審批、上市后監管，以及臨床試驗結果等各個方面分析，故其療效和安全性評價要求均與原研胰島素制劑存在差距。關于轉換的問題，無論是藥品審評部門或衛生管理部門，我國均未出臺明確規定。原研胰島素上市多年，工藝成熟、質量穩定，并且經過廣泛臨床驗證，在療效和安全性方面都積累了大量的循證醫學證據和臨床應用經驗，這是非原研胰島素無法比擬的。