从100+抗体制剂详细解析看大分子药物制剂开发

前言  

1986至今，全球共批准了上百个单抗、14个ADC以及3个双抗，所有的抗体都是非口服的制剂，包括静脉、皮下、肌肉给药三种注射方式。本篇我们主要以2021年发表在《Journal of Pharmaceutical Sciences》上的一篇抗体制剂的review切入，对抗体的制剂做详细介绍和相关内容延伸。

抗体剂型     

统计到2021.02，全球共批准126个抗体。     

按剂型分：100种溶液、36种冻干剂，冻干剂型稳定性更好，溶液患者依从性更好，有些抗体会在开发成冻干剂后再开发溶液的形式。     

按注射方式分：85种产品是静脉滴注、47种产品为皮下注射、3种产品为静脉推注、2种为玻璃体内注射、1种为肌肉注射。      

而有些适应症出于临床需要，会做成复合制剂的形式，主要是2大类。     

1、  抗病毒类抗体，目前有2款抗体采用这种形式，均为再生元的产品，包括抗埃博拉病毒的Inmazeb（3种抗体混合），以及新冠抗体REGEN-COV（2种不同抗体混合），主要目的是针对病毒不同表位，防止病毒突变逃逸。     

2、  透明质酸酶复合制剂，此主要是解决患者依从性问题。传统静脉注射的抗体因为注射体积的问题，病人大多需要去医院输液，透明质酸酶可以通过作用于皮下肌肉，使皮下给药体积达到5mL至最大15mL的量。     

目前共4个通过此形式做成复合制剂的抗体已经获批上市。分别为：Phesgo,Darzalex Faspro, Rituxan Hycela 以及 Herceptin Hylecta。       

抗体配方     

典型的抗体配方包含

1、抗体；

2、调节溶液张力或渗透压的辅料或冻干粉的冻干保护剂；

3、缓冲液；

4、表面活性剂；

5、粘度降低辅料。但也并不是说每一项都必须全用才可以，下面我们按照抗体筛选配方时的顺序一一介绍。         2.1抗体浓度和体积     出于渗透压的考虑，皮下制剂浓度一般为100-200mg/mL,静脉注射则通常为10-50mg/mL.     给药体积方面，如果不加透明质酸酶，最大可以给2mL；透明质酸酶的皮下制剂可以做到5-15mL，在3-8min可以完成一次给药，大大方便了患者的用药依从性。      

PH和缓冲buffer     

因为抗体等电点PI大多偏碱性，而抗体在等电点附近容易析出，故最终制剂PH以偏离抗体PI1个单位以上为宜。     

制剂PH在6.0-6.9之间的最多，达到53个，有44个在5.0-5.9之间，7.0-7.9的有14个，此外4.8和8的各一个。     

在缓冲buffer种类选择时，以组氨酸盐最多，115个中有49个为组氨酸，22个磷酸盐，20个柠檬酸盐，14个乙酸盐，4个琥珀酸盐，2个氨丁三醇，己二酸、乳酸、MES各一个。另外，仅有Humira“出类拔萃”的没有用缓冲buffer。                 

而在缓冲buffer浓度使用上，无论皮下还是静脉，通常都在10-20mM之间。静脉来说，目前4个抗体缓冲buffer浓度达到25mM，作为皮下给药的Takhzyro缓冲buffer浓度则高达100mM，而作为目前唯一采用肌肉注射的抗体Synagis，buffer采用组氨酸盐，浓度为25mM.     

附加小知识，以抗体150KD的分子量计算，150mg/mL的抗体为1mM.           

表面活性剂     

表面活性剂主要通过降低表面张力来减少聚体的产生。最常见的表面活性剂为吐温80（82个抗体使用）或吐温20（32个抗体使用），4个抗体使用了泊咯沙姆，1个使用PEG3350.其中12个抗体并未添加任何的表面活性剂。         

表面活性剂的含量方面，吐温80以0.1mg/mL（0.01%）以及0.2mg/mL（0.02%）最为常用，吐温20则通常用0.1mg/mL（0.01%）、0.2mg/mL（0.02%）以及0.4mg/mL（0.04%）三个浓度。两者在目前的制剂中最大使用量均为0.2%。         

调节张力和渗透压的辅料     

首先，正常人体血液的渗透压摩尔浓度范围为285-310mOsmol/kg，0.9%氯化纳溶液或5%葡萄糖溶液的渗透压摩尔浓度与人体血液相当。所以如果做静脉注射，最后需要用0.9%氯化纳溶液或5%葡萄糖溶液稀释至此渗透压。而目前对非静脉的制剂渗透压则没有非常严格的规定，根据《中国药典》通则0632对渗透压的规定，为不低于240mOsmol/kg，结合查阅人可承受的渗透压范围：140-830 mOsmol/kg，以及本人的经验，我自己认为如果能控制在600mOsmol/kg以下为好，如果渗透压过高，最明显和直接的反应为注射部位疼痛。     

现有制剂中，主要通过添加各种糖来达到此目的，NaCl和蔗糖是最常用的调节张力和渗透压的辅料，分别有37和54个抗体使用二者，除此之外，24个抗体使用了海藻糖、9个抗体使用了山梨醇、9个抗体使用甘露糖以及1个抗体使用麦芽糖来降低渗透压。         

粘度降低剂     

粘度和渗透压是相辅相成的，调节渗透压的辅料通常也有些起到降低粘度的作用，比如NaCl、蔗糖。除此之外，精氨酸、甘氨酸、脯氨酸、赖氨酸也用来作为粘剂降低或者调节张力/渗透压的添加剂。             

以精氨酸为例，目前有11个抗体通过添加精氨酸来减低粘度，添加的浓度范围为5-26mg/mL,另外有4个抗体Actemra，Enspryng , Hemlibra,以及Xolair不含任何的糖以及NaCl，则分别采用了21mg/mL, 26 mg/mL ,26 mg/mL以及 42 mg/mL的精氨酸来调节张力，降低粘度。     

另外，粘度一般达到什么标准为宜呢？目前业界共识为低于20厘泊最好。     冻干保护剂     

目前有36个抗体采用了冻干的制剂，好处是理化性质更稳定，上市的14个ADC目前为止全部采用冻干制剂的形式。冻干制剂和溶液制剂配方上唯一的区别点在于需要额外添加糖来作为冻干保护剂。当然，工艺上多了最后一步冻干的操作。     

目前主要采用的为蔗糖和海藻糖作为冻干保护剂，添加量远高于作为调节渗透压的功能，以蔗糖为例，如果做成溶液剂型，最高为100mg/mL,而作为冻干保护剂，则通常可以加到160mg/mL的。对于冻干制剂，后面想专门针对ADC的制剂工艺开发统一梳理。        

其他辅料     

有些制剂中添加了EDTA或者DTPA作为金属离子螯合剂，另外，对于一些容易氧化的抗体，尤其对于包含不配对半胱氨酸的抗体，则需要添加甲硫氨酸作为抗氧化剂。    

小结  

典型的抗体配方包含

1、抗体；

2、调节溶液张力或渗透压的辅料或冻干粉的冻干保护剂；

3、缓冲液；

4、表面活性剂；

5、粘度降低辅料。常见的离子型调节张力的辅料为NaCl,非离子型调节渗透压的辅料包括蔗糖、海藻糖、甘露醇、山梨醇。冻干保护剂通常用蔗糖海藻糖。制剂PH范围为4.8-8.0，用的缓冲盐溶液通常为组氨酸、柠檬酸、琥珀酸以及磷酸盐。表面活性剂通常用吐温20或者80，少数采用泊咯沙姆。最近在制剂上一个比较大的进展为透明质酸酶的使用，可以让皮下注射体积达到5-15mL.

最后，至少对大分子来说，制剂很少是用来帮助抗体改变性质的，比如抗体的溶解度不好或者粒径不匀等成药性带来的问题企图通过制剂来纠正其实并不容易，它的作用是抗体成药性评估完成后，各项指标都还OK，然后通过制剂来让它长期理化性质稳定、生物活性不变，所以，制剂的原则通常是够用就好。   

参考文献：

Robert G. Strickley，et.al.A review of formulations of commercially available antibodies.Journalof Pharmaceutical Sciences.2021(110), 2590 −2608.