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评估蛋白质药物的生物相似性:一项新研究表明该方法在原子分辨率上具有较高的精确度

2019-11-23

  对四种蛋白质治疗药物(均由活细胞生产)的首次实验室间研究报告说,类似于磁共振成像的既定分析工具能够可靠地评估生物相似产品的原子结构,从而产生与每。

  罗伯特说,这项发现已在《自然生物技术》中进行了描述,表明该方法(称为二维核磁共振波谱或2D-NMR)“对于公司和监管机构而言可能是强大而强大的补充技术”。美国国家标准技术研究所(NIST)的研究化学家Brinson。这种类型的评估是确定后续生物产品是否与现有产品高度相似所需的一组比较的一部分,因此两者之间没有“临床上有意义的”区别。

  Brinson解释说:“其他分析方法提供了有用的信息,但是2D-NMR是可以在溶液中以原子级的分辨率在整个分子中完全分配三维结构的少数方法之一。” 他说:“我们的研究表明,二维核磁共振数据可以在生物产品中产生精确而独特的结构信息'指纹'。”

  据报道,对四个独立生产的非格司亭(一种用于帮助预防癌症患者的感染和贫血的生物药物)的测量结果。在四个实验室,研究人员使用2D-NMR绘制了在美国获得许可的原始(或参比)非格司亭产品和三个未经批准的生物仿制药版本的原子结构图。

  根据食品药品监督管理局(FDA)的说法,生物仿制药是一种生物产品,与“ FDA批准的生物产品高度相似,在安全性和有效性方面没有临床意义上的差异”。生物仿制药只允许临床上无活性成分的微小差异。

  批准的生物药品的生物仿制药版本在其专利寿命结束时,预计成本会降低,但对于许可的临床用途将是安全有效的。迄今为止,FDA已批准了一种生物仿制药(非格司亭的一种),而欧盟在过去10年中已批准了约20种生物仿制药。

  与化学合成药物(例如阿司匹林)不同,生物药物通常由大型,复杂的蛋白质分子组成,并由生物系统产生。这使得即使在同一生物制造过程中不同批次也无法生产精确的重复项。对于特定的健康状况和症状,必须证明所产生的几乎准确的副本具有与已获许可的生物产品相同的临床效果。

  在两个制造商制造的六台NMR仪器上测量了四种非格司亭产品的样品,并在NIST的实验室,FDA的药物评估和研究中心,瑞典的医疗产品局以及加拿大卫生部的生物制剂评估中心进行了分布。

  每个非格司亭样品(由175种蛋白质构成基团组成的链,被称为氨基酸)在每个参与的实验室中均进行独立测量。以与样品中氢和氮信号相对应的峰的复杂模式呈现,在每个仪器上收集数据,然后一起分析。统计分析确定了将所有六种仪器的数据叠加在一起时,信号的聚集程度。

  在所有六台仪器上的所有样本中,测量几乎不变。研究人员写道,实验确定的实验室间比较的精确度极限为十亿分之八,该阈值“远低于”阈值,在该阈值之下,由于突变,三维形状变化或其他原因引起的结构差异可能会被掩盖。在NMR数据的严格精度范围内,所有四个非格司亭版本的原子结构均确定为相同。

  另外,NIST研究人员在实验室间比较后一年对所有四个样品重复测量以评估其稳定性。使用相同的2D-NMR方法,他们在四种生物制剂中均未发现明显的结构变化。NIST的Brinson强调正确仪器校准和控制实验室条件以确保结果可靠的重要性。在实验室间研究的早期,研究团队确定了使用两种仪器收集的数据中的偏差。随后将温度变化确定为差异的原因,重新校准的测量结果很大程度上消除了偏差。

  除了报道2D-NMR在生物类似物的详细原子结构的高精度测量中的用途外,新论文还描述了用于评估生物相似性的统计方法。它们包括一个用于快速分析许多数据集的数据,例如,在生产过程中监视批次之间的差异时,可以生成这些数据集。

  Brinson说,在下一步工作中,NIST和合作者将比较NIST正在作为参考材料的单克隆抗体(能够与诸如癌细胞等特定靶标结合的分子)的2D-NMR测量。

  单克隆抗体是世界上批准的蛋白质治疗剂中最大的一类,将2D-NMR方法扩展到此类治疗剂的能力将成为其分析表征中的重要里程碑。五大洲的30个实验室将参加即将到来的项目。除了在整个大型实验室网络中确定2D-NMR的精度外,人们还希望这项工作能产生一系列最佳实践,以确保结果的可靠性和可重复性。

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