从原研胰岛素的“仿制”谈胰岛素的临床应用

梁琳琅

北部战区总医院，辽宁 沈阳 110000

胰岛素是临床糖尿病管理中不可或缺的手段，及时启动外源性胰岛素补充治疗是非常必要的降糖管理策略，尤其当患者胰岛功能逐渐衰退、口服降糖药治疗效果不佳或存在禁忌证［1］。随着部分原研胰岛素制剂专利保护期到期和生物技术的发展，各类非原研胰岛素制剂相继获批上市，为降糖管理提供了更多的治疗选择。但由于原研生物制品的特殊性，使其很难被完全精准复制，深刻认识原研胰岛素与非原研胰岛素的特性是合理规范应用这些药品的前提。

本文将陈述原研与非原研生物制品的定义、研发生产过程、审批要求和临床应用中的一些差异，希望能够为临床医生在使用胰岛素治疗时提供帮助。

1 原研生物制品的上市需经完整、全程的系统评价

1.1 原研生物制品的研发周期长达十几年，具备完整的安全性和有效性数据

原研胰岛素属于原研的生物制品。生物制品的研发是一条“从无到有”的创造之路，作为首次开发的药品，原研生物制品是指对成千上万种候选药进行层层筛选，开展规范的新药临床前研究以及严格的临床试验研究，最终获准上市的原创性研发新药［2］。

原研生物制品经历了完整的、全程的药学、非临床和临床试验评价系统，包括基础研究、药物筛选、临床前研究、临床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期试验等评价才能获批上市，这个过程可长达十几年，候选化合物的范围逐渐缩小，由5 000～10 000 种到大约250 种，再到5 种，最后只有1 种原研药物脱颖而出；而受试者人数也由最初的20～100 例到100～1 500 例，再扩大到1 000～5 000 例，最终获得较为完善的疗效与安全性数据［2-4］。例如，原研门冬胰岛素30 制剂的研发历经15 年，研发过程也是不断地择优汰劣、调整和优化生产工艺，经过临床前试验以及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床试验，凭借完备的安全性和有效性数据［5-6］，最终于2001 年被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准上市。

1.2 生物类似药需要逐步证实其与原研生物制品的高度相似性

胰岛素是通过生物DNA 重组技术生产的药物，属于生物制品，很难完全精确地被复制。最直接的原因是生物技术药物多产生于生物活体，药物结构及生产工艺较为复杂，只能生产出与原研生物制剂在结构、疗效以及安全性上相似的药物，因此，生物制剂的仿制药只能被称为“生物类似药”［7］。原研药则是生物类似药的参照药。

生物类似药与化学药物的仿制药在本质上有很大不同。化学药物通常为稳定的小分子（低分子量）化合物，具有确定的、完全的表征结构，可以通过明确的化学反应生产。当此类药物专利过期后，仿制药生产者只需证实仿制药与原研化学药物含有相同的活性成分，且规格、剂型和给药途径相同，在同样严格条件下生产即可，无需进行动物或临床研究［8］。而生物制剂是利用活细胞或活微生物生产的具有高度复杂三维结构的大分子生物制品，与化学药品相比，生物药品分子量更大、结构复杂，生产及提取纯化过程复杂繁琐，并且稳定性容易受外界环境影响。专利保护期过期后，由于原研产品的特定制造工艺仍为原研企业专有，生物类似药的生产者必须自行开发生产工艺［8］，而任何微小改变均可使生物制品大分子结构和效价发生改变，也可能显著影响杂质水平、蛋白质聚集程度和翻译后的修饰，而这些变化均可引起严重的安全性问题和药物效应学的改变，如疗效丧失、不可预测的免疫原性反应和其他不良反应［9］。因此，生物类似药要做到与参照药完全一致几乎是不可能的，这也正是生物药的仿制品只能被称为生物类似药，而不能被称为生物仿制药的原因［10］。

正因为生物类似药几乎不可能做到与原研生物制剂完全相同，因此，生物类似药的研发需证实其与参照药相比在质量、安全性和有效性方面具有相似性。首先，为了证明与原研药结构的相似性，生物类似药的研发重点在药学、临床前研究等方面［11］。国家药品监督管理局药品审评中心《生物类似药研发相关问题问与答》中指出，生物类似药研发的总体思路是以比对试验证明其与参照药的相似性为基础，应采用逐步递进的顺序，分阶段开展药学、非临床、临床比对试验，支持其安全、有效和质量可控［12］，而原研药研究关注重点为临床安全性和疗效，两者研发过程及重点呈“倒三角”［11］。此外，生物类似药的研发更关注于产品工艺的稳定性、产品批间的一致性、产品高级结构的高度相似性和翻译后修饰产物以及其他变异体在产品中组成的可控性、比对研究检测项目的全面性、质量研究方法的先进性、统计分析方法的可靠性等［13］。

我国对生物类似药研发与评价的指导原则出台较欧盟晚。2015 年国家药品监督管理局（National Medical Products Administration，NMPA）首次发布《生物类似药研发与评价技术指导原则》（下称《指导原则》），指出生物类似药是在质量、安全性和有效性方面与已获准注册的参照药具有相似性的治疗用生物制品［14］。对生物类似药的审批应进行药学、非临床和临床比对试验，确定相对于参照药的相似性。自《指导原则》颁布以来，在我国获批上市的生物类似药共有4 个，均为单抗类药物［10］。

1.3 我国现有的非原研胰岛素制剂未按照生物类似药进行申报

我国现有的非原研胰岛素制剂大多是按照2007年《药品注册管理办法》生物制品注册分类中“已有国家药品标准的生物制品”申报注册［15］。在申报过程中不要求与原研生物制品进行药学比对和非临床比对等全面的相似性对比，一般仅需进行Ⅲ期注册试验。因此，只能称之为“已有国家药品标准的生物制品”，不能被称为“生物类似药”。目前我国尚无任何一个已上市的胰岛素产品被批准为“生物类似药”［11］。

2 胰岛素制作过程复杂，胰岛素制剂的纯度、稳定性、免疫原性等受多个环节影响

原研胰岛素的生产过程非常复杂，涉及多个环节，很难做到完全复制。重组人胰岛素的生产大致包括基因重组、转染至宿主细胞、细胞培养扩增、蛋白质生产、过滤、纯化、结晶、储存等过程［16］。这些生产过程中任何细微的变化，如宿主细胞培养环境的温度、湿度、反应时间以及产物的纯化和辅料添加等任何一个环节的不同，都有可能导致相应蛋白质制剂的结构、稳定性或免疫原性产生差异，从而在制剂疗效和安全性方面产生临床影响［16-18］。如上文所述，专利过期后，特定的生产工艺仍为原研产品生产者专有，生物类似药的生产者必须使用自行研发的生产工艺，结果导致生物类似药几乎不可能与参照产品100%相同，只能做到高度相似［8］。即使是生产过程中的微小差异或改变都会导致产品关键质量特性的改变，进而影响产品的纯度、储存稳定性、免疫原性等性质，最终造成安全性和临床疗效的差异［16］。

2.1 纯度

在生物类似药的生产中，不同生物技术公司、不同药物种类所用的工具细胞和蛋白纯化技术都不同，由生产工艺不同带来的制剂中的杂质也不同［19］。产品和工艺相关的杂质也会导致产品特性改变，例如胰岛素制剂生产中，在去除C 肽和三维结构再生的转化步骤可能产生脱酰胺形式的杂质［17］，而制剂中的杂质进而会影响产品的免疫原性［20-21］。

2.2 稳定性

除生产过程之外，生产后储存过程也可能引发制剂变化。蛋白质结构中非共价键的稳定性很容易被外力因素（如振动、温度等）影响，加热、延长保存、有机溶剂、氧气、pH 改变及其他多种因素都可引起蛋白质结构发生改变。此外，生产条件（如剂型、操作）和储存条件的不同，也可影响蛋白质的生物活性，最终导致生物制剂疗效和安全性的不同［13］。例如，高分子量蛋白（high molecular weight proteins，HMWP）是胰岛素生物制剂研发中的一个重要的关键质量属性。胰岛素的肽和蛋白质的共价键改变导致形成HMWP，这是一种主要的结构改变，对交联分子的理化性质有重要影响［22］。对非原研甘精胰岛素Glaritus®和长秀霖®与原研甘精胰岛素进行抽样分析比较，不同批次的研究显示，非原研甘精胰岛素制剂中HMWP 水平随样品储存时间延长而升高，而在样品的任何储存时间，原研甘精胰岛素中HMWP 水平一致低于Glaritus®和长秀霖®。当在模拟实际产品使用条件下（25 ℃，28 d）研究时，发现原研胰岛素与非原研胰岛素制剂之间的差异更加明显［23］。HMWP 的生成可能进一步导致胰岛素免疫原性增加和胰岛素活性降低等不良后果［24］。

2.3 免疫原性

如前所述，制剂纯度和稳定性的变化均可能导致生物类似药与原研制剂的免疫原性差异。免疫原性指药物刺激机体形成特异性抗体或致敏淋巴细胞的性质［25］，也是生物制品安全性和疗效评估中的重要一项［11］。影响生物制剂免疫原性的因素有很多，如结构序列、糖基化作用、制备工艺、贮存条件、污染或杂质、制剂配方、包装材料、给药剂量、给药途径和患者的遗传因素等，均可使生物制剂免疫原性发生改变［25］。生物大分子生产过程中采用的容器也可能影响蛋白的免疫原性［19］。此外，生物大分子的生产步骤复杂繁琐，包括宿主细胞的培养、原始细胞库的建立及蛋白的生产、纯化、分析、制剂、储存等，任何步骤的细微差异都有可能导致最终所得大分子的结构改变，从而增加其免疫原性［19］。免疫原性的潜在临床后果包括药物疗效降低和药物安全性的改变［11］。因此，在治疗应用中，对生物制剂的免疫原性问题必须予以足够重视。

治疗用胰岛素对人体也具有免疫原性。胰岛素抗体的产生可能影响到整体血糖控制、胰岛素用量、低血糖发生率，也可能对发生β 细胞功能衰竭或糖尿病慢性并发症有影响作用［20］。临床研究中，对胰岛素制剂的免疫原性监测主要指标包括胰岛素抗体阳性个体比例、抗体出现时间、抗体滴度及其动态变化等［6,25-27］。由于门冬胰岛素与人胰岛素的氨基酸序列不同，对原研制剂的免疫原性也进行了严格评估。在四项国际开放平行组研究中，部分患者接受NPH 联合门冬胰岛素或人胰岛素治疗，另一部分患者接受门冬胰岛素30 或双相人胰岛素治疗，共6～12 个月，并在各研究的基线、3、6、12 个月等不同时点取血样检测胰岛素抗体水平，使用放射免疫分析方法分析循环中的胰岛素抗体。结果发现，与双相人胰岛素治疗组相比，门冬胰岛素30 治疗组患者的交叉反应性抗体滴度起初虽有所增高，但在3 个月达峰后逐渐降低，直至9～12 个月内降至基线水平，并且即便检测到抗体水平增高，胰岛素的疗效和安全性并未受到任何影响。同样，在门冬胰岛素30 治疗组与人胰岛素治疗组的比较中，也发现了类似的结果［6］。

而在非原研胰岛素与参照药的免疫原性研究中，则发现非原研胰岛素抗体阳性率高于参照药。一项研究对ELEMENT-1 和ELEMENT-2 研究中既往使用甘精胰岛素患者进行评估，这些患者在研究期间转为等剂量非原研甘精胰岛素LY2963016 或继续原研产品治疗。结果发现，2 型糖尿病患者在转为LY2963016 治疗24 周期间的胰岛素抗体阳性患者比例显著高于继续原研产品治疗者（P=0.01）［26］。另一种非原研甘精胰岛素Solumarv 在向欧盟药品管理局（European Medicines Agency，EMA）提交的审批材料中也显示，与原研胰岛素相比，Solumarv 治疗56 周期间的胰岛素抗体滴度持续增高，免疫原性研究数据不足以支持相似性也成为导致申请撤回的原因之一［27］。胰岛素抗体阳性和滴度较高可能影响胰岛素制剂疗效，导致血糖控制欠佳、胰岛素用量增加、患者体质量增幅较大等后果［26］。更严重的是，还有一份病例报告中显示患者在使用某一批次的非原研胰岛素后发生严重过敏反应，按照不同比例稀释后，检测结果均显示嗜碱性细胞脱颗粒百分率显著高于原研胰岛素，提示生物类似药生产过程中混入污染抗原导致严重过敏反应［21］。

3 原研胰岛素在临床应用中显示出良好的疗效和安全性

原研胰岛素由于经历了严谨、科学、系统的药物研发过程，且上市时间相对非原研产品更早，其疗效和安全性也经过大量临床试验和实践的检验，拥有更为完善的临床应用证据体系。以原研双时相门冬胰岛素30 为例，自2001 年上市以来，在全球多个国家的临床应用中积累了极为丰富的疗效和安全性证据。INITIATE［28］、EuroMix［29］、ACTION研究［30］以及1707［31］等多项随机对照研究反复证实了糖尿病患者使用门冬胰岛素30 治疗可以降低糖化血红蛋白（glycated hemoglobin A1c，HbA1c）1.5%～2.8%。对以精制米面为主食和胰岛β 细胞早相分泌缺陷出现较早的中国人群而言，门冬胰岛素30 兼顾空腹和餐后血糖控制，优势更为突出，整体血糖控制效果优于强化口服降糖药或单纯起始基础胰岛素治疗。A1Chieve 中国亚组［32］、EasyMix［33］、IMPROVE 研究中国队列［34］、中国PRESENT 研究［35］、INTENSE［36］等中国大样本观察性研究一致证实，起始预混胰岛素类似物治疗12～26 周后，空腹、餐后血糖和HbA1c 均有显著降低，且低血糖风险较小。

现有研究显示，原研胰岛素与非原研胰岛素的血糖控制效果和安全性可能存在差异，由原研胰岛素转为非原研胰岛素时需加强血糖监测，必要时重新调整剂量。一项研究对2007—2014 年参加“亚洲联合糖尿病评估计划”的81 531 例1 型糖尿病和2 型糖尿病患者进行横断面调查，以评估原研胰岛素和非原研胰岛素在血糖控制方面的差异。结果发现，原研胰岛素使用者的空腹血糖（9.4 mmol/L）、HbA1c（8.9%）、胰岛素用量（0.47 IU/kg）和HbA1c＜7.0%的达标率（18.3%）均优于非原研胰岛素（空腹血糖9.9 mmol/L、HbA1c 9.3%、胰岛素用量0.52 IU/kg、HbA1c＜7.0%的达标率为12.4%），且差异有统计学意义［37］。青岛内分泌与糖尿病医院的一项回顾性研究显示，在非重症病房，接受原研胰岛素治疗的2 型糖尿病患者空腹血糖降幅大于对应的非原研胰岛素治疗者（分别为-2.20和-1.24 mmol/L，P=0.04），且不伴有低血糖风险增高［38］。另一项干预性观察性研究中患者由原研预混胰岛素转为非原研胰岛素治疗，结果显示治疗6 个月后HbA1c 水平无明显改变，但维持这一HbA1c 水平所需的非原研胰岛素用量显著增加，由0.62 IU·kg-1·d-1增加至0.65 IU·kg-1·d-1（P=0.000 4）［39］。

可见，非原研制剂只能达到与参照药相似，不能完全相同。“相似”并不意味着“可互换”，“可互换”的实现必须基于严格的药物评价系统和稳健的药物警戒跟踪和追溯系统。《生物类似药临床应用管理专家共识》中指出，我国目前尚未建立生物类似药“可互换”的标准。生物类似药的适应证不能自动外推至参照药的所有已批适应证［10］。因此，临床上在原研胰岛素转换为非原研胰岛素或将非原研胰岛素用于原研胰岛素制剂适应证时需谨慎。

综上所述，我国目前上市的非原研胰岛素制剂大多是按照2007 年《药品注册管理办法》生物制品注册分类中“已有国家药品标准的生物制品”进行申报，一般只需按要求进行Ⅲ期临床试验即可，并未达到2015 年《生物类似药研发与评价技术指导原则（试行）》中规定的生物类似药的申报条件，从药品研发、审批、上市后监管，以及临床试验结果等各个方面分析，故其疗效和安全性评价要求均与原研胰岛素制剂存在差距。关于转换的问题，无论是药品审评部门或卫生管理部门，我国均未出台明确规定。原研胰岛素上市多年，工艺成熟、质量稳定，并且经过广泛临床验证，在疗效和安全性方面都积累了大量的循证医学证据和临床应用经验，这是非原研胰岛素无法比拟的。