基因治疗与细胞治疗产品所用原辅料质量标准.pdf

中国医药生物技术 2023 年 9 月第 18 卷增刊 Chin Med Biotechnol,September 2023,Vol.18,suppl 29 DOI:10.3969/j.issn.1673-713X.2023.suppl.007 质量控制 基因治疗与细胞治疗产品 所用原辅料质量标准 施伟，何周，金华君 随着生物技术爆发式发展，治疗疾病的药物不再局限于传统的化学药物、中药、天然药物以及蛋白多肽药物。细胞治疗和基因治疗使得细胞、核酸以及病毒有了产品化的需求，成为新兴的“药物”。这类新兴治疗产品（advanced therapy medical products，ATMP）与传统生物技术药物不同，它们往往诞生于前沿的科学研究，工业化生产线还不成熟，同时缺少精准的定义和分类方式。这类产品的复杂性为现有药品生产质量管理规范以及药品管理法规带来新的挑战。也为药品生产企业进行新药临床试验申请（investigational new drug application，IND）提出了更多要求。ATMP 类产品相较于传统药物具有更复杂的制备流程，对生产过程中所使用的原辅料、仪器设备、生产环境和储存条件均有更高的要求。这其中原辅料的质量水平最难控制，对最终产品的有效性、安全性和质量的一致性有直接的影响。例如 DC 疫苗中所用到的肿瘤特异性抗原往往需要根据患者进行个性化订制，所用的原料可能是来自于患者的体细胞、肿瘤细胞等，这就使得产品批次间可能出现差异，不同批次间的产品生产、储存、评价方法均会出现差异。传统药物的生产质量管理规范（good manufacture practice，GMP）在此时已经无法满足企业对基因治疗或细胞治疗产品质量控制的需求1。因此，无论是药品生产企业还是监管机构，都需要对 ATMP 类产品的原辅料建立合适的质量评价标准。药品生产企业需要建立专门的质量管理系统（quality management system，QMS），对原辅料的来源、风险、安全性等方面进行控制。为此，多个国家和地区的药品监管部门颁发了针对 ATMP 产品质量控制的相关法律、规范、指南或意见等。本文针对 ATMP 产品中原辅料质量评价方法进行讨论与总结，并为我国此类产品的质量控制提供参考2。基因治疗生产过程中涉及到的原材料主要包括质粒、非病毒基因载体、细菌或病毒的种子、培养基、剪切酶以及缓冲液等。辅料主要是为最终产品的有效性和稳定性起到辅助作用的材料，比如佐剂、稳定剂、填充剂、保护剂等。这些物料的使用方式以及管理规则会直接影响到药品的安全性，原有相关规范已经对药品生产原辅料的管理有了明确的规定，其主要环节包括：物料质量与风险评估、供应商确定、物料管理、物料使用规范。本文针对基因治疗药物的特殊性对相关规定进行总结与分析，供同行参考。1 原辅料质量与风险评估 基因治疗类产品所用的原辅料应首先根据其在药品生产过程中使用的阶段进行分类，初始原材料的使用往往会跟随产品的整个生命周期，例如基因治疗中所用的病毒载体，会在产品生产初期包装制备，并一直留到最终产品内，这类原料质量直接影响最终产品安全性，因此风险等级较高。而用于转化包装病毒所用细胞系以及培养细胞系所用培养基等材料会在生产过程中去除，因此这类添加型原材料风险等级较低。随后要根据生产过程中所使用的物料可能产生的风险进行评估，并根据评估结果去选用合适的原辅料3。基因治疗药物生产过程中所用物料携带的风险主要包括外源性物质污染、过敏原、有毒物质残留等。面对这些风险，首先应从物料的使用筛选上去避免，例如尽量使用无血清培养基，避免使用含有动物来源蛋白的物料。其次应该对使用的物料进行溯源，从其来源产地、生产工艺、质量标准以及检验报告等方面进行风险评估。最后，在使用过程中，根据物料添加的生产阶段，以及使用的目的，根据企业生产实际进行判断该物料对于最终产品质量的影响。根据不同物料对产品质量可能带来的影响设定不同的检测标准，具体质量控制标准可以参照药典以及 GMP 内容4。2 原辅料风险等级划分 在中国药典第三部中的生物制品生产用原材料及辅料质量控制 里对生产生物技术药物用的物料风险等级从低到高分为 4 级，第 1 级为风险最小。同时，药典中对于不同风险等级的生物制品原辅料有着不同的质量要求。第 1 级需要有上市许可证明、供应商药品生产 GMP 证书、质检报告以及合格证、关键项目检测等。第 2 级在第 1 级的基础上需要施行抽检，而第 3 级和第 4 级需要实行国家药品标准或企业内质量控制标准全检5。除此之外，高风险的物料还需要进行外源因子检测，来源证明以及疾病安全性检测（例如可传播性海绵体脑炎）。无论是中国药典还是美国药典，对于生产 ATMP 药物的风险评估都是基于所用物料的基本性质、质量标准、是否含有异种蛋白等方面考虑。美国药典同样将生产用辅料分为 作者单位：201800 上海君赛生物科技有限公司 通信作者：金华君，Email： 收稿日期：2023-08-17 30 中国医药生物技术 2023 年 9 月第 18 卷增刊 Chin Med Biotechnol,September 2023,Vol.18,suppl 4 个等级，其中第 1 级代表最低等级风险，这类物料的特点是具有明确质量标准，由食品药品监督管理局（food and drug administration，FDA）等组织批准上市的产品。第 2 级一般代表低风险物料，这类产品的特点是符合药典或其他国家药品质量标准的药用级原辅料。3 级一般为中风险，一般不符合药品标准，但是符合行业质量检测标准，例如化学试剂，细胞培养基等。风险等级最高为第 4 级，这类产品主要是具有异种成分，可能引起细胞毒性的物质，例如血清、原代细胞等。3 载体质量管理 载体对于 ATMP 药物至关重要。以基因治疗为例，目的基因的导入大多是依赖基因载体（病毒型与非病毒型）实现的。细胞治疗也一样，例如 CAR-T 疗法，往往需要病毒或质粒载体的帮助将目的基因在离体的条件下导入 T 细胞。这些载体在基因治疗以及细胞治疗中的使用方法也有所不同6。在基因治疗中基因载体有可能是最终的产品形式，因此它的质量标准需要参考产品的要求。而细胞治疗中所使用的基因载体在对细胞进行转化后可能会在后续的过程中洗脱，因此其质量标准可以参考原材料。不仅如此，基因载体的种类繁多，例如腺病毒、腺相关病毒载体、慢病毒、Lipo2000、PEI 等7。不同类型的载体对于靶细胞基因组的影响不同，可能是整合型也可能是非整合型。病毒载体的复制类型又可以分为条件启动型、可复制型以及缺陷型。其生产方式也各有不同，可能通过扩增得到，也可能是通过人工合成得到。因此根据上述情况，载体的质量标准不能一概而论8。4 种子库管理 生产 ATMP 药物用的病毒以及细胞均需要建库。按照中国药典（2020 版）第三部的规定，生物制品使用的病毒需要建立种子批系统，而细胞则需要建库管理。其中病毒种子批分为原始种子批、主种子批以及工作种子批。同时在管理规范上还有相应规定，例如病毒种子以及细胞的存放及使用规范、冻存容器的管理和冻存条件等。建库管理的 好处在于可以保证产品质量的一致性，有利于实现可持续 生产。总的来说，无论是细胞库还是病毒种子批，它们的管理均需要遵守相应规范，可参考的标准包括各国药典、GMP 生产规范、国际人用药品注册技术协调会（international conference on harmonization of technical requirements for registration of pharmaceuticals for human use，ICH）等组织的指导原则。在库的管理上主要应注意建立详细的台账、操作标准、控制好储存条件、做好不同类别原始物料间的隔离等。对于库内病毒或细胞的质量控制要求在 中国药典中同样有着规定。我们将制备 ATMP 药物所用的病毒种子批以及细胞种子库区分开来，参考不同的指导文件内容，总结建库所用原始物料的质量管理规范。5 病毒种子批质量管理 病毒种子批的质量管理要从建库过程开始关注。根据国家药品监督管理局药品审评中心（center for drug evaluation，CDE）撰写的基因治疗产品药学研究与评价技术指导原则，建立病毒种子批的过程应避免使用含有异种蛋白的成分，例如动物源或人源材料以及血清等。若无法避免使用，则需要对其用量进行控制以避免引入过多的风险性外来因子。应明确建立种子批所用毒种的培养历史，以保证毒种的纯度。不同用途的种子批的质量要求会有所差异，但总的来说应遵守 中国药典 第三部中“人用基因治疗制品”的要求。主种子批的质量评价标准一般需要进行基因组鉴别，基因组测序，病毒滴度测定，基因表达能力检测，表达产物活性检测，表型特征，病原体检测（细菌热原、支原体等），外源因子水平检测以及复制型病毒检测等。还需要对病毒构建过程进行溯源，确保没有引入外源致病因子。工作种子批是由主种子批扩增而来，因此在主种子批质量合格的情况下，对于工作种子批的质量控制主要聚焦于传代稳定性，以及扩增过程中有无外源致病因子的引入上。6 细胞库质量管理 细胞库与病毒种子批类似，也分为 3 级。分别为初级细胞库、主细胞库以及工作细胞库。在制备 ATMP 药物时根据细胞应用的生产阶段不同，产品不同以及使用目的不同，应建立与之相匹配的细胞库质量标准和检测方法9。根据中国药典规定，无论何种细胞都要做到的质量检测标准主要包括：细胞鉴别，病原体检查（真菌、细菌以及支原体等），成瘤性，传代稳定性以及内外源致病因子污染（病毒污染以及非病毒污染）等。对于有特定用途或生产目的细胞需要设置更为详细的检查10。例如包装病毒用的细胞需要检查内源性病毒污染，如果有污染则需要进一步研究其去除方法并加以验证，去除污染后在产品的最终生产阶段还需进一步检测残留。若细胞进行了基因修饰则需要记录具体的实验流程以及实验目的，同时对插入的基因表达情况、序列和拷贝数进行确认。在细胞治疗中使用的细胞分为两种，一种为同种异体细胞，另一种为自体细胞11。同种异体细胞主要来自于他人捐赠，一般用于制备细胞治疗产品并用于多人使用。而自体细胞则来源于患者本身，经制备成细胞治疗产品后回输患者体内仅供自身使用。这类细胞的质量要求又有别于上述用于包装病毒的细胞，除了常规的种类鉴别、活力、污染物等检测外，还需要鉴别细胞与患者间的配型，追溯细胞供体的健康情况以及疾病史。考虑到不同来源的细胞治疗起始物料间个体差异问题，细胞治疗产品的质量在不同批次间的差异可能较大。为了获得质量更加稳定的产品，药品审查合作计划（the pharmaceutical inspection co-operation scheme，PIC/S）在关于 ATMP 药物的 GMP 附录强调了质量风险管理，在 GMP 标准上提出了更高的要求。不过考虑到细胞治疗产品 中国医药生物技术 2023 年 9 月第 18 卷增刊 Chin Med Biotechnol,September 2023,Vol.18,suppl 31 的一些特殊性，其生产原材料不一定可以寻找到具有明确 GMP 标准的产品12。为了确保产品安全性的同时兼顾产品临床应用实际，提出了在产品具有风险时由主治医生承担责任的使用放行方案。7 其他原辅料质量管理 ATMP 产品的生产原料除了上述的载体以及细胞外，还有在生产不同阶段加入的培养基、工具酶、缓冲液、蛋白或核酸抽提试剂以及纯化试剂等。这类原辅料的选用需要优先选择风险等级低、具有 GMP 或药典质量规范的产品。所选用材料还应有明确的来源、厂家、成分以及质量标准。除此之外，这类原辅料的应用还应该考虑 ATMP 产品生产的具体工艺，以及使用目的，避免引入外源因子，同时要尽可能在生产后续阶段去除。对于高风险等级材料应尽量避免使用，若无法找到替代产品则需要对其做安全性检测，同时对其来源、使用方法、使用目的等进行管理。若要使用首次应用于 ATMP 药物生产的新型药用辅料，如脂质体和纳米粒等药物递送载体，应根据前期实验所提供的相关数据进行安全性评估，也可单独对其开展临床前或临床安全性评价实验。对所制备的新型药物递送系统的不同组分建立合理的质量检测方法和安全性评价体系。同时对 ATMP 药物中不同成分间的相互作用以及体内代谢产物进行研究作为其安全性和有效性的评价依据。若所使用的物料具有多个来源、产地或生产方式则需要对其产品信息进行成分或性状的鉴别。总而言之，使用不同来源的物料时要确保产品间的等效性和一致性。参考文献 1 Sun CJ,Cheng Y,Yu JN.Comparative analysis of the GMP appendix of PIC/S advanced therapeutic medicinal products and manufacture quality management guidelines of Chinas cell therapy products.Chin Pharm Aff,2023,37(5):504-512.(in Chinese)孙程洁,成殷,俞佳宁.PIC/S GMP 先进治疗产品附录与我国细胞治疗产品生产质量管理指南的对比分析.中国药事,2023,37(5):504-512.2 Overview of quality control of gene therapy pmducts.Chin Pharm Aff,2023,37(6):611-644.(in Chinese)基因治疗制品质量控制概述.中国药事,2023,37(6):611-644.3 Li Y.International experience and enlightenment of cell gene therapy regulatory.Nanjing:Southeast University,2020.(in 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