生物工程制藥之質(zhì)量與控制2課件

生物制藥工藝

一、生物藥物質(zhì)量評價(jià)檢查項(xiàng)目的區(qū)別：由于多為大分子藥物，與化學(xué)藥有不同，例如需做熱原檢查、過敏試驗(yàn)、異常毒性等，在定量方法上除了重量法、滴定法、比色法、色譜法等，還有電泳法、酶法、免疫法、生物檢定法等。生物藥物的評價(jià)體系：

質(zhì)量指標(biāo)：性狀、鑒別、純度、含量等有效性和安全性：體內(nèi)吸收、分布、排泄、生物轉(zhuǎn)化、

生物利用度、藥物代謝體內(nèi)過程等。生物藥物質(zhì)量管理與控制生物藥物質(zhì)量管理與控制1.生物藥物質(zhì)檢程序與方法1.1藥物取樣（代表性、真實(shí)性和科學(xué)性）1.2藥物鑒別試驗(yàn)（化學(xué)法、物理法和生物學(xué)法）1.3藥物雜質(zhì)檢測

一般雜質(zhì)檢查：水分、氯化物、硫酸鹽、重金屬及砷等。

特殊雜質(zhì)檢查：主要指從生產(chǎn)、貯存過程引入或原料帶入的雜質(zhì)，如起始原料、中間體、反應(yīng)副產(chǎn)物、殘留溶劑、異構(gòu)體、貯存中產(chǎn)生的降解物等。生物藥物質(zhì)量管理與控制1.4藥物安全性檢查：異常毒性試驗(yàn)、無菌檢查、熱原檢查、過敏試驗(yàn)、降壓物質(zhì)檢查等。生物藥物還包括：藥代動力學(xué)和毒理學(xué)（致突變、致癌、致畸）研究。1.5藥物含量（效價(jià)）測定

生物藥物含量表示法：

百分含量：適用于結(jié)構(gòu)明確的小分子藥物或經(jīng)水解后變成小分子的藥物。

生物效價(jià)（或酶活力）：適用于多肽、蛋白質(zhì)、酶類及生物制品等。1.6檢驗(yàn)報(bào)告：完整原始記錄、真實(shí)不涂改、結(jié)論明確生物藥物質(zhì)量管理與控制2.藥物的ADME表示藥物在體內(nèi)的整個(gè)過程。A：absorption吸收D：distribution分布M：metabolism代謝E：excretion排泄藥物代謝轉(zhuǎn)化一般分為兩類反應(yīng)：（1）氧化、還原、水解、水合、脫硫乙?；?、異構(gòu)化等（2）葡萄糖醛酸化、硫酸酯化、谷胱甘肽結(jié)合、乙酰化、甲基化、氨基酸結(jié)合、脂肪酸結(jié)合、縮合等。生物藥物質(zhì)量管理與控制

藥物的體內(nèi)兩類轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要多種酶完成，經(jīng)過第一類反應(yīng)，藥物分子形成羧基、羥基、醇基、氨基等，便于第二類結(jié)合反應(yīng)，形成極性更高、水溶性更大的代謝產(chǎn)物，利于從腎臟及膽道排出體外。藥物經(jīng)過機(jī)體轉(zhuǎn)化，可能發(fā)生理化性質(zhì)改變，從而改變其藥理和毒理活性，如代謝失活、代謝活化，使藥理活性減弱或增強(qiáng)，甚至產(chǎn)生毒物及致癌物。生物藥物質(zhì)量管理與控制二、藥物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為：中國藥典、衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn)（部頒標(biāo)準(zhǔn)）、地方藥品標(biāo)準(zhǔn)三級。1.藥典的內(nèi)容1.1國家藥典一般分為凡例、正文、附錄三部分凡例：為正確理解和使用藥物的闡述部分，敘述藥典中的術(shù)語，如溶解度、溫度、度量衡單位等。正文：收載藥品或制劑的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括藥品性狀、鑒別、檢查、含量測定、作用與用途、用法與用量、貯存方法等。生物藥物質(zhì)量管理與控制附錄：制劑通則、一般雜質(zhì)檢查方法、一般鑒別試驗(yàn)、物理常數(shù)測定、試劑配制法、分光光度法、化學(xué)分析法、色譜方法、氧瓶燃燒法、乙醇測定法、電位滴定法、氮測定法、放射性藥品檢定法、試劑、指示劑、緩沖液和滴定液等配制法、生物測定法和生物測定統(tǒng)計(jì)法等。1.2部頒藥品標(biāo)準(zhǔn)收載中國藥典未收入，但常用的藥品和制劑。新批準(zhǔn)的藥物符合其標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)過2年試行期后，方可轉(zhuǎn)為部頒標(biāo)準(zhǔn)。

美英則是編副藥典，來補(bǔ)充國家藥典的不足。生物藥物質(zhì)量管理與控制1.3地方藥品標(biāo)準(zhǔn)對藥典以外的某地區(qū)常用藥品、制劑制訂的地區(qū)性規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。由于藥典中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)都是該藥物達(dá)到的最低標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家可制訂出高于藥典指標(biāo)的廠家標(biāo)準(zhǔn)。藥廠可以采用自身的分析方法來對藥品進(jìn)行品控，但一旦出現(xiàn)問題需要仲裁時(shí)，必須以國家藥典規(guī)定方法為準(zhǔn)。生物藥物質(zhì)量管理與控制2.各國藥典簡介2.1中國藥典1953年首版，先后編篡9版，最新版為2010CP。共分三部：收載藥品4615種，其中新增1358種。一部：中藥，收載2136種，新增990種，修訂612種；二部：化學(xué)藥，2348種，新增340，修訂1500種；三部：生物制品，131種，新增28，修訂103種。另外，藥用輔料標(biāo)準(zhǔn)新增130種。生物藥物質(zhì)量管理與控制2.2《美國藥典》USP和《美國國家處方集》NFTheunitedstatespharmacopeiaThenationalformularyUSP首版1820年，自1940年每5年修訂一次。NF首版1884年，1938年后每5年修訂一次，收載USP中尚未收載的藥品和制劑，為美國副藥典。1980年首次合并出版。最新版為USP2009和NF27的聯(lián)合版（2009年），世界多國以此作為標(biāo)準(zhǔn)，具有國際性。另外，《美國藥典.藥物情報(bào)》每年出版一冊，分為“醫(yī)務(wù)人員手冊”和“病人用藥須知”。生物藥物質(zhì)量管理與控制2.3《英國藥典》BP與《英國副藥典》BPCBritishpharmacopieaThebritishpharmaceuticalcodexBP首版于1894年，自1953年每5年修訂一次。BP（2008年）收載3100種藥品，分5卷：Ⅰ-Ⅱ卷：原料藥Ⅲ卷：制劑及血液制品、免疫制品、放射性藥品、外科用材料Ⅳ卷：紅外光譜、附錄、增補(bǔ)篇和索引Ⅴ卷：獸藥生物藥物質(zhì)量管理與控制BPC收錄BP中沒有的原料藥規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)以及各種詳細(xì)處方。內(nèi)容包括藥物及藥用輔料、免疫產(chǎn)品及有關(guān)制劑、手術(shù)材料及縫合線、外科輔料、藥方制劑等。2.4日本藥局方和日本藥局方解說書1892年首版，二戰(zhàn)前主要以德國和瑞士藍(lán)本制訂，二戰(zhàn)后偏向于美英，最新版2006年發(fā)行，主要分兩部：第一部：原料藥和基礎(chǔ)制劑第二部：生藥、家庭藥制劑和制劑原料生物藥物質(zhì)量管理與控制2.5國際藥典

1951年正式出版國際藥典第1部，分英文和法文版。目的是向各國提供指定藥典的資料，統(tǒng)一毒、劇藥規(guī)格、選定國際通用名、供給并確定試驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)品等。此后，WHO的主要目的是對各國設(shè)置藥品質(zhì)量管理部門和培養(yǎng)GMP管理人員起指導(dǎo)作用，2003出第5部。生物藥物質(zhì)量管理與控制三、生物藥物的管理1969年WHO推行《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》GMP，將其作為藥品和生物制品進(jìn)行國際貿(mào)易的必備條件。1982年由中國醫(yī)藥工業(yè)公司起草我國的GMP；1985年作為行業(yè)GMP標(biāo)準(zhǔn)頒布；1985年7月1日，我國頒布藥品管理法，規(guī)定自1988年開始實(shí)施《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》GMP制度；1998年，我國未取得GMP認(rèn)證企業(yè)，不予受理生產(chǎn)新藥申請，不批準(zhǔn)藥品的仿制、新藥技術(shù)的轉(zhuǎn)讓和進(jìn)口藥物的分裝，對未取得GMP認(rèn)證的新企業(yè)不發(fā)給藥品生產(chǎn)企業(yè)許可證。生物藥物質(zhì)量管理與控制GMP：goodmanufacturepractice，《良好藥品生產(chǎn)規(guī)范》，行業(yè)也稱之為《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》。GMP核心是全員全程管理，人員是生物藥物生產(chǎn)的第一要素，生產(chǎn)企業(yè)必須建立一個(gè)獨(dú)立質(zhì)量保證的QA部門，不受行政干擾地執(zhí)行其法定權(quán)力。GLP：goodlaboratorypractice，《良好藥品實(shí)驗(yàn)研究規(guī)范》，也稱之為《藥品非臨床研究管理規(guī)范》。GCP：goodclinicalpractice，《良好藥品臨床試驗(yàn)規(guī)范》，也稱之為《藥品臨床研究管理規(guī)范》。

生物藥物質(zhì)量管理與控制四、生物藥物常用的定量分析法1.酶法包括兩種類型：（1）酶活力測定法。目的在于測定藥品中某種酶的含量或活性；（2）酶分析法。以酶為分析工具，測定樣品中某一物質(zhì)的含量，如通過酶反應(yīng)速率測定或?qū)ι晌餄舛鹊臏y定，從而檢測出目的物的含量。2.電泳法在電解質(zhì)溶液中，帶電粒子或離子在電場的作用下以不同的速率向其所帶電荷相反的方向遷移，基于遷移率不同達(dá)到分離目的。常用包括：自由界面電泳、區(qū)帶電泳、高效毛細(xì)管電泳。生物藥物質(zhì)量管理與控制3.理化測定法包括：重量分析法、滴定分析法、分光光度法、高效液相色譜法等。4.生物檢定法是利用藥物對生物體（整體動物、離體組織、微生物等）的作用來測定藥物的效價(jià)或生物活性的一種方法。應(yīng)用范圍包括：（1）效價(jià)測定：主要生物活性藥品的檢測。（2）微量生理活性物質(zhì)測定：體內(nèi)（體液）中含量很低，很難用理化方法測定，如神經(jīng)介質(zhì)、激素等。（3）有害雜質(zhì)的限度測定：如內(nèi)毒素等致熱物質(zhì)和生化制劑中導(dǎo)致降壓物質(zhì)的限度測定。生物藥物質(zhì)量管理與控制五、基因工程藥物質(zhì)量控制1.基因工程藥物的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的主要雜質(zhì)：內(nèi)毒素、宿主細(xì)胞蛋白、蛋白突變體、DNA、氨基酸替代物、內(nèi)源性病毒、蛋白水解修飾物等。須從基因來源與確證、菌種鑒定、原始細(xì)胞庫、最終產(chǎn)品等各方面提出質(zhì)量控制要求，保證產(chǎn)品的有效性、安全性和均一性。1983年FDA制定“重組DNA生產(chǎn)的藥品、生物制品的生產(chǎn)和鑒定要點(diǎn)”。1987年歐共體制定“基因重組技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品的生產(chǎn)及質(zhì)量控制”。1991年WHO公布“重組DNA生產(chǎn)藥品、生物制品的生產(chǎn)和鑒定要點(diǎn)”。2000年10月1日頒布執(zhí)行“中國生物制品規(guī)程”生物藥物質(zhì)量管理與控制2.基因工程藥物質(zhì)量控制點(diǎn)2.1原材料的質(zhì)量控制主要是對目的基因、表達(dá)載體、宿主細(xì)胞（細(xì)菌、酵母、哺乳動物）的檢查。（1）目的基因：來源、克隆過程、修飾過的密碼子、被切除的肽段、拼接方法、擴(kuò)增摸板、引物及酶反應(yīng)條件、基因結(jié)構(gòu)的正確性等。（2）表達(dá)載體：載體的生物學(xué)性質(zhì)和來源、構(gòu)建表達(dá)載體各組分（如啟動子、起始子、增強(qiáng)子和終止子）的來源與性能、載體結(jié)構(gòu)、遺傳特性和抗性標(biāo)記、載體構(gòu)建過程的酶切圖譜。生物藥物質(zhì)量管理與控制（3）宿主細(xì)胞宿主細(xì)胞資料包括：細(xì)胞株名稱來源、傳代、鑒定、生物學(xué)特征、載體引入宿主細(xì)胞的方法、載體在宿主細(xì)胞內(nèi)的性狀、是否整合在染色體及拷貝數(shù)、宿主與載體結(jié)合的遺傳穩(wěn)定性、插入基因和表達(dá)載體兩側(cè)控制區(qū)的核苷酸序列、與表達(dá)相關(guān)的基因序列、啟動外源性基因表達(dá)的方法、表達(dá)的水平等。

生物藥物質(zhì)量管理與控制質(zhì)量控制方法包括：表型鑒定：形態(tài)學(xué)特征、生理生化特性等?？股乜剐詸z測限制性內(nèi)切酶圖譜測定（

限制性內(nèi)切酶圖譜(restrictionmap),又稱物理圖譜(physicalmap),是將各種限制性內(nèi)切酶的切點(diǎn)在DNA上定位,繪制成的圖譜。基因物理圖譜的繪制、DNA核苷酸序列分析、基因片段的體外切割等,都需使用限制性內(nèi)切酶。）序列分析穩(wěn)定性監(jiān)控致癌連續(xù)性細(xì)胞學(xué)檢測細(xì)胞系反轉(zhuǎn)錄病毒檢測。生物藥物質(zhì)量管理與控制2.2培養(yǎng)過程質(zhì)量控制（1）建立生產(chǎn)用細(xì)胞庫

原始種子批、基礎(chǔ)種子批和生產(chǎn)種子批。建立原始種子批時(shí)，要確證克隆基因DNA序列、記錄種子批的來源、培養(yǎng)方式、保存條件、復(fù)蘇條件和使用期限，提供保存和復(fù)蘇條件下宿主載體表達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。克隆基因的DNA序列一般在基礎(chǔ)種子階段予以證實(shí)。（2）有限代次生產(chǎn)（3）連續(xù)培養(yǎng)過程

測定被表達(dá)基因的完整性、長期培養(yǎng)后宿主細(xì)胞的完整性；確定最高細(xì)胞倍增或傳代代次。生物藥物質(zhì)量管理與控制2.3純化工藝過程的質(zhì)量控制質(zhì)量控制要求：去除微量DNA核酸、糖類、殘余宿主蛋白、純化過程可能帶入的有害化學(xué)物質(zhì)（如色譜填料是否符合ISO9001）、熱原等。2.4終產(chǎn)品的質(zhì)量控制（1）生物學(xué)效價(jià)測定通過細(xì)胞培養(yǎng)等體外效價(jià)誤差大，必須有對照品。（2）蛋白質(zhì)純度檢查HPLC和非還原SDS兩種方法測定，至少達(dá)到95%生物藥物質(zhì)量管理與控制（3）蛋白質(zhì)藥物的比活性是每毫克蛋白所具有的生物活性，不僅是含量指標(biāo)，也是純度指標(biāo)。由于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)不能常規(guī)測定，而空間結(jié)構(gòu)的改變，特別是二硫鍵的錯(cuò)配，可影響蛋白的生物學(xué)活性，從而影響蛋白質(zhì)藥效，比活性可以間接反應(yīng)此點(diǎn)。（4）蛋白質(zhì)性質(zhì)的鑒定①非特異性鑒別：根據(jù)還原性電泳的遷移率和HPLC的保留時(shí)間和峰型分析②特異性鑒別：免疫印跡分析（westernblot）,確定其抗原性。生物藥物質(zhì)量管理與控制③相對分子量測定：采用還原型SDS測定，與理論值基本一致，誤差范圍一般10%左右。④等電點(diǎn)測定：采用等電聚焦電泳測定等電點(diǎn)。批與批之間的電泳結(jié)果應(yīng)該一致，表明生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性。⑤肽圖：一般經(jīng)蛋白酶或CNBr等試劑裂解后用HPLC或SDS測定。與氨基酸成分和序列分析并用，驗(yàn)證工藝穩(wěn)定性。⑥吸收光譜：對于某一重組蛋白，最大吸收波長是固定的，所以批次間吸收光譜表現(xiàn)出一致性。⑦氨基酸組成：采用微量氨基酸自動分析儀，試生產(chǎn)前3批或改變工藝時(shí)必測。生物藥物質(zhì)量管理與控制⑧氨基酸測序：一般要求對中試前三批產(chǎn)品至少測定N端15個(gè)氨基酸，C端根據(jù)情況測定1-3個(gè)氨基酸。⑨免疫原檢查：低免疫原性是衡量重組多肽藥物質(zhì)量高低的一個(gè)重要指標(biāo)。即使重組蛋白氨基酸序列與天然蛋白一致，其免疫原性也可因?yàn)榭臻g結(jié)構(gòu)不同高于自然提取的多肽藥物，個(gè)別氨基酸的改變也可增加其抗原性，如采用大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)時(shí)，大腸桿菌的氨肽酶常常不能有效去除其產(chǎn)物N端的甲硫氨酸，因而增加了其免疫原性。應(yīng)設(shè)法去除N端的甲硫氨酸。生物藥物質(zhì)量管理與控制（5）雜質(zhì)檢測①蛋白質(zhì)雜質(zhì)：除宿主蛋白，目的蛋白發(fā)生變化（如污染蛋白酶、冷凍處理過程引發(fā)蛋白聚合或錯(cuò)誤折疊，形成蛋白變構(gòu)體）。精制后殘留蛋白應(yīng)小于1/1000，主要采用免疫分析法,輔助電泳印證。生物藥物質(zhì)量管理與控制②非蛋白類雜質(zhì)：包括細(xì)菌、病毒（超濾、微濾）、熱原物、DNA熱原質(zhì)主要是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁組分中的脂多糖，在細(xì)胞溶解和細(xì)菌生長時(shí)會釋放出來，其性質(zhì)非常穩(wěn)定，即使高壓滅菌也不失活殘余DNA檢測多采用核酸雜交，或利用與DNA高親和力的結(jié)合蛋白進(jìn)行測定。FDA對殘余DNA含量限制小于100pg。PCR也可用于特殊DNA序列的擴(kuò)增，以檢測是否存在某種特定DNA雜質(zhì)。生物藥物質(zhì)量管理與控制（6）安全性評價(jià)：除無病毒、無菌、無熱原、無致敏原外，還要進(jìn)行藥代動力學(xué)、毒理學(xué)研究。根據(jù)生物藥物結(jié)構(gòu)：Ⅰ）與人類自身生理活性物質(zhì)完全相同的藥品；Ⅱ）與人類自身生理活性物質(zhì)相似的藥品；Ⅲ）與人類自身生理活性物質(zhì)完全不同的藥品。歐盟對上述三類的安全性評價(jià)指標(biāo)非常明確，包括證明一致性、藥效、藥代動力學(xué)、急毒、慢毒、胚胎毒、致畸、致突變、致癌、局部耐受、免疫毒等。生物藥物質(zhì)量管理與控制六、新藥研究與開發(fā)的主要過程1.主要過程（1）研究計(jì)劃；（2）準(zhǔn)備化合物