生物制品國家標準物質(zhì)生命周期管理的思考

王一平，譚德講，孫會敏，毛群穎，2，梁爭論，2

1.中國食品藥品檢定研究院，北京 102629；2.國家衛(wèi)生健康委員會生物技術(shù)產(chǎn)品檢定方法及其標準化重點實驗室，北京 102629

標準物質(zhì)具有復現(xiàn)、保存和傳遞量值的作用，對實現(xiàn)測量結(jié)果的溯源性，保證測量結(jié)果在時間與空間上的連續(xù)性與可比性，進而確保測量結(jié)果的可靠、有效與國際互認具有關(guān)鍵作用。生物制品國家標準物質(zhì)指用于生物制品效價、活性或含量測定或其特性鑒別、檢查的生物標準品、生物參考品［1］。與化學標準物質(zhì)不同，生物制品國家標準物質(zhì)基于其結(jié)構(gòu)復雜性和應用特性，具有穩(wěn)定性要求高、研制成本高、品種種類少、用戶少以及所對應制品使用人群數(shù)量巨大等特點，對該類標準物質(zhì)的研發(fā)和應用提出了挑戰(zhàn)。

生命周期管理（life cycle management，LCM）自20 世紀60 年代提出后，已廣泛應用于藥品生產(chǎn)和質(zhì)量控制等方面［2-4］。生物制品國家標準物質(zhì)作為一種特殊的產(chǎn)品，包含立項（設計）、研制、應用和替換批等各個環(huán)節(jié)，同樣適合采用生命周期理念進行管理。本文從生命周期視角，整體分析生物制品國家標準物質(zhì)從立項（設計）、研制、應用、穩(wěn)定性監(jiān)測到替換批及停用的各個環(huán)節(jié)，提出生物制品國家標準物質(zhì)LCM 的框架，即標準物質(zhì)全周期包含立項（設計）和建立在知識收集和風險管理基礎(chǔ)上動態(tài)循環(huán)的3 個階段，并結(jié)合風險管理的理念，分析生物制品國家標準物質(zhì)生命周期不同階段存在的風險點，提出相應的風險控制措施（表1）。

1 生物制品標準物質(zhì)簡介

生物制品標準物質(zhì)分為一級［世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）國際標準物質(zhì)］、二級（區(qū)域性或國家標準物質(zhì)）和三級（企業(yè)內(nèi)控品）。當溯源到一級標準物質(zhì)時，二級和三級標準物質(zhì)的生物學活性或效價標識均為IU；當無法溯源到一級標準物質(zhì)時，國家標準物質(zhì)可標識為特定活性單位（AU）或單位（U）。一級標準物質(zhì)主要為凍干劑型，二級標準物質(zhì)可為凍干或液體劑型，三級標準物質(zhì)一般為液體劑型。

1.1 生物制品國際標準物質(zhì) 生物制品國際標準物質(zhì)分為國際生物標準品（International biological measurement standard）和國際生物參考試劑（reference reagent）［5-6］，包括生物治療、診斷試劑和疫苗 3 大類，其中生物治療類品種149 個，診斷試劑類品種157個，疫苗類品種97 個［5］。生物制品國際標準物質(zhì)研制依據(jù)為WHO TRS932［6］。2015年，中國食品藥品檢定研究院（National Institutes for Food and Drug Control，NIFDC）聯(lián)合英國國家生物制品檢定所（National Institute for Biological Standards and Control，NIBSC）建立了WHO Enterovirus A71（EV71）中和抗體國際標準品［7］，該品種為我國首次主導建立的國際生物標準物質(zhì)，其后雙方又聯(lián)合建立了WHO EV71 疫苗國際標準品［8］。

1.2 生物制品國家標準物質(zhì) 我國于1952年開始建立生物制品國家標準物質(zhì)，包括細菌濁度標準品、破傷風標準品、白喉抗毒素、康氏抗原、青霉素參考品［9-10］。生物制品國家標準物質(zhì)分為國家標準品和國家參考品，包括生物治療類品種74 個，疫苗類品種64 個，診斷試劑類品種210 個［11］，收錄入《中國藥典》三部（2020 版）附錄的生物制品國家標準物質(zhì)62個［12］。生物制品國家標準物質(zhì)由NIFDC 負責制備、保存和分發(fā)，研制依據(jù)為《中國藥典》三部（2020版）通則《生物制品國家標準物質(zhì)制備和標定》［1］、WHO 國家（二級）標準品研制手冊［6］和ISO 17034：2016《標準物質(zhì)／標準樣品生產(chǎn)者能力認可準則》，即 CNAS：CL04（2017）［13］等。

2 LCM

ICH Q12強調(diào)風險管理基礎(chǔ)上，提出建立一個貫穿于產(chǎn)品整個生命周期的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的質(zhì)量體系［2］?！睹绹幍洹吠▌t＜1220＞將LCM 應用到分析方法，將方法設計、確認、轉(zhuǎn)移和驗證活動整合到分析方法生命周期過程中，并將其視為一個連續(xù)動態(tài)而非割裂的不同獨立階段的活動，以提升分析方法的質(zhì)量水平［14-15］。風險管理作為LCM 的重要手段，貫穿于生命周期全過程。風險管理的步驟首先為風險識別，主要關(guān)注什么可能出錯；其次為風險分析，評估與風險相關(guān)的危險因素，是對發(fā)生出錯事件可能性與嚴重性進行定量或定性的過程；最后為風險控制，即采取控制風險的措施，做出降低和／或接受風險的決定，目的是將風險降低到一個可接受的水平。

3 生物制品國家標準物質(zhì)LCM

將生物制品國家標準物質(zhì)立項（設計）和動態(tài)循環(huán)的3 個階段中各個獨立環(huán)節(jié)作為一個生命周期整體進行風險管理：包括原料篩選、生產(chǎn)制備、協(xié)作標定、賦值、審批、應用、穩(wěn)定性監(jiān)測、替換批和停用等。生物制品國家標準物質(zhì)全生命周期見圖1，生命周期的風險識別和控制措施見表1。

表1 生物制品國家標準物質(zhì)生命周期的風險識別和控制措施

圖1 生物制品國家標準物質(zhì)全生命周期

3.1 生物制品國家標準物質(zhì)立項（設計） 標準物質(zhì)的研制應遵守質(zhì)量源于設計的理念，依據(jù)標準物質(zhì)預期用途，預設實際應用時需滿足的均勻性、穩(wěn)定性等指標。其中穩(wěn)定性指在規(guī)定的時間間隔和環(huán)境條件下，標準物質(zhì)的特性量值保持在規(guī)定范圍的能力；均勻性指標準物質(zhì)最小獨立包裝單元間或最小獨立包裝單元內(nèi)特性量值的差異。

3.2 第一階段

3.2.1 知識收集 了解和掌握生物標準物質(zhì)的相關(guān)知識是LCM 的基礎(chǔ)，有助于明確標準物質(zhì)研制和應用相關(guān)風險，采取相應的控制措施，保障標準物質(zhì)研制和應用的科學性和有效性。收集的知識應包括但不限于以下幾點：①標準物質(zhì)背景信息：包括研制的必要性和使用目的、預期年供應數(shù)、預期使用效期及保存溫度；相關(guān)WHO 國際標準物質(zhì)的研究報告數(shù)據(jù)，如原料來源及構(gòu)成、生產(chǎn)制備、協(xié)作標定、賦值、均勻性和穩(wěn)定性數(shù)據(jù)等。②標準物質(zhì)原料信息：應了解標準物質(zhì)原料的生物活性及理化性質(zhì)，以及均勻性、穩(wěn)定性、代表性和適用性等關(guān)鍵性能。以人源材料作為標準物質(zhì)原料或輔料時，需考慮倫理和生物安全性［9］。③檢測方法信息：生物活性檢測方法應盡可能反映或模擬作用機制，并充分了解檢測方法的原理和特性，確認檢測指標與生物活性之間的相關(guān)性。應采用經(jīng)驗證的方法進行生物活性檢測。充分了解檢測方法的誤差對于標準物質(zhì)的賦值以及穩(wěn)定性評價和質(zhì)量監(jiān)測具有重要意義。④參與協(xié)作標定的實驗室信息：包括實驗室的相關(guān)資質(zhì)、經(jīng)驗、試劑及儀器等信息，及其用于檢測同類樣品或相似樣品的任何已有方法。

3.2.2 原料選擇 原料是標準物質(zhì)研制的基礎(chǔ)，應比對不同原料以獲得候選標準物質(zhì)。原料質(zhì)量應符合預期要求，原則上應與相應的國際標準物質(zhì)以及待測制品具有同質(zhì)性，不含干擾性雜質(zhì)或成分，具有足夠穩(wěn)定性和數(shù)量。

3.2.3 生產(chǎn)制備 應針對制品性質(zhì)評估是否需凍干，如需制成凍干制品，應優(yōu)化凍干工藝，保證凍干制品的生物活性不發(fā)生改變。凍干時，用于分裝、在線監(jiān)控、無菌／潔凈室空氣過濾、滅菌、洗滌和純水、存儲、凍干機等相關(guān)設備應經(jīng)驗證，需評估安瓿／西林瓶（中硼硅玻璃）的密封性，以及分裝、凍干過程、熔封、容器材質(zhì)和膠塞對候選標準物質(zhì)生物活性和穩(wěn)定性的影響。所使用的檢測方法應基于藥典或WHO 指南，使用其他檢測方法時需進行驗證或確認。

3.2.4 質(zhì)量檢測 應根據(jù)標準物質(zhì)特性和預期用途開展外觀、均勻性、水分、分裝精度、無菌和生物活性／效價等項目的檢測。凍干標準物質(zhì)的外觀應為一致、形狀良好的疏松體。通常需評價最小獨立包裝間的均勻性，根據(jù)預期使用目的，如允許分次使用，則需評價最小獨立包裝內(nèi)的均勻性，應優(yōu)先選擇標準物質(zhì)標示的特性項目進行均勻性檢測，并需關(guān)注抽樣方式，采用適宜的統(tǒng)計學方法分析樣本間的差異，要求均勻性檢驗合格后，方可開展穩(wěn)定性等后續(xù)項目檢測；低水分含量對于凍干標準物質(zhì)的長期儲存至關(guān)重要，WHO 國際標準物質(zhì)的水分含量要求＜1%，國家標準物質(zhì)水分含量應＜3.0%，分裝精度應在±1%以內(nèi)，無菌應符合要求。

3.3 第二階段

3.3.1 協(xié)作標定 協(xié)作標定參與實驗室數(shù)量和檢測次數(shù)與研究的目的有關(guān)。應至少滿足《中國藥典》三部（2020 版）的相關(guān)規(guī)定，即協(xié)作單位應至少3 家經(jīng)認可的實驗室，獲得5 次獨立的有效結(jié)果，在此基礎(chǔ)上依據(jù)標準物質(zhì)特性以及檢測方法變異度確定實驗室數(shù)目和檢測次數(shù)，以滿足統(tǒng)計學要求。

協(xié)作標定時為提高研制成功的概率以及考慮替換批的需要，可考慮同時制備和發(fā)放2 ～3 個候選標準物質(zhì)樣本。為評價實驗室檢測能力和檢測方法以及候選標準物質(zhì)對待測樣本的適應性，可設置重復樣本，高、中、低濃度樣本以及不同基質(zhì)（如血清、血漿、球蛋白）樣本。

為考察標準物質(zhì)的適用性，明確適用制品的類型，如標準物質(zhì)是否同時適用于單價、多價及聯(lián)合疫苗等。在協(xié)作標定時可根據(jù)實際需求設置不同類型待測樣本。

協(xié)作標定時檢測方法應經(jīng)驗證，可選用單個或多個檢測方法。應使用適宜的分析統(tǒng)計模型處理協(xié)作標定數(shù)據(jù)，并對每一次試驗擬合模型的有效性進行分析，證明擬合模型有效。兩個或多個檢測方法獲得的數(shù)據(jù)可在概率分布一致的前提下合并計算均值。協(xié)作標定結(jié)果應證明候選標準物質(zhì)能降低不同實驗室間的檢測誤差。

3.3.2 賦值（定值） 當有國際標準物質(zhì)時，應溯源到國際標準物質(zhì)，即利用WHO 國際標準物質(zhì)量值傳遞的方式賦值，在協(xié)作標定研究中直接對候選標準物質(zhì)用現(xiàn)行國際標準物質(zhì)進行賦值。賦值應遵循良好的統(tǒng)計原則，如采用線性模型時，應評估一級和二級標準物質(zhì)之間的對數(shù)劑量-效應關(guān)系的平行性。應采用恰當?shù)慕y(tǒng)計學方法剔除實驗室檢測結(jié)果的可疑值。當采用多種檢測方法賦值時，應在通過統(tǒng)計分析證實不同方法數(shù)據(jù)分布具有一致性的前提下方可合并賦值。同時，應計算不確定度或95%可信限；當無WHO 國際標準物質(zhì)時，可人為賦予一個特定值，此時不考慮不確定度或95%可信限。如EV71 疫苗中和抗體國家標準品及抗原國家標準品，均為在協(xié)作標定證明候選標準物質(zhì)具有降低不同實驗室檢測誤差后，賦予一個特定值，均為1 000 U／mL［7-8，16］。標準物質(zhì)的賦值應在均勻性、穩(wěn)定性以及質(zhì)量檢測完成后進行。

3.3.3 穩(wěn)定性研究 穩(wěn)定性研究的目的為在設定的儲存條件下，標準物質(zhì)特性量值能符合預期使用的時間，確定標準物質(zhì)分發(fā)到用戶的運輸條件以及凍干制品復溶后生物活性的維持時間。

加速穩(wěn)定性試驗應依據(jù)《中國藥典》規(guī)定進行（一般設4個溫度：4、25、37及-20 ℃）、不同時間點進行測定，按照時間間隔先密后疏的原則實施。

標準物質(zhì)的預期有效時間可依據(jù)加速穩(wěn)定性研究實驗結(jié)果，應用阿侖尼烏斯（Arrhenius）公式等預測模型推算，也可參考同一或同類產(chǎn)品的歷史資料或經(jīng)驗，以及使用者的反饋數(shù)據(jù)。目前生物制品國家標準物質(zhì)不設有效期，按照規(guī)定條件保存的標準物質(zhì)在NIFDC發(fā)布停用通知前有效。

3.3.4 技術(shù)審評和批準應用 國家生物制品標準物質(zhì)分委會和國家標準物質(zhì)管理部門分別負責組織生物制品國家標準物質(zhì)的技術(shù)審評以及批準使用。

3.3.5 說明書和標簽 標準物質(zhì)說明書應包括以下內(nèi)容：預期用途、原料來源、特性量值、儲存條件、適用的檢測方法（使用范圍）、使用方法等。標準物質(zhì)標簽應使標準物質(zhì)具有唯一識別性。

3.3.6 其他 應開展標準物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及組分表征（凍干品種應在凍干前進行）和活性及免疫原性研究，為標準物質(zhì)的應用和穩(wěn)定性判定提供依據(jù)。

3.4 第三階段

3.4.1 儲存、運輸、使用和穩(wěn)定性監(jiān)測 儲存、運輸應符合標準物質(zhì)說明書要求。用戶應按說明書規(guī)定范圍使用，超出規(guī)定用途范圍時用戶應進行適用性研究。

建立監(jiān)測標準物質(zhì)長期儲存穩(wěn)定性的方案，在售期間應定期進行質(zhì)量監(jiān)測，確保標準物質(zhì)量值可靠準確。分發(fā)供應研制品種的國家實驗室負責標準物質(zhì)的趨勢分析、期間核查以及定期與國際標準物質(zhì)或基線標準物質(zhì)（一般指-80 ℃保存的標準物質(zhì)）對標。進行標準物質(zhì)趨勢分析時需關(guān)注所使用檢測方法的趨勢變化，此項工作通常與質(zhì)量監(jiān)測工作合并進行。

3.4.2 替換批和停用 應按計劃或根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時進行標準物質(zhì)的替換批。應依據(jù)WHO 國際標準物質(zhì)而非前一批國家標準物質(zhì)進行賦值標定，僅當WHO 國際標準物質(zhì)不可及時，才可考慮根據(jù)前一批國家標準物質(zhì)進行標定。如前一批國家標準物質(zhì)未能與國際標準物質(zhì)溯源，應說明換批標準物質(zhì)與前一批國家標準物質(zhì)的量值關(guān)系，保證前后兩批國家標準物質(zhì)的穩(wěn)定銜接。

在穩(wěn)定性研究、質(zhì)量監(jiān)測、客戶反饋、內(nèi)部或外部審核等環(huán)節(jié)識別出標準物質(zhì)質(zhì)量發(fā)生變化時，應按照相關(guān)質(zhì)量體系文件中的規(guī)定及時采取停用處置措施，包括發(fā)布停用通知、啟動換批，發(fā)布召回通知等。

4 小結(jié)

近年來我國生物制品行業(yè)發(fā)展迅速，特別是新冠疫情加速了相關(guān)生物制品的研發(fā)，多個制品如新冠病毒相關(guān)疫苗、單抗、核酸和抗原診斷試劑快速批準緊急使用或上市，對生物制品國家標準物質(zhì)提出了新的挑戰(zhàn)和要求。生物制品標準物質(zhì)其內(nèi)在和使用的特點，凸顯了進一步提升該類標準物質(zhì)質(zhì)量管理水平的重要性。本文提出生物制品國家標準物質(zhì)全生命周期管理包含建立在知識收集和風險管理基礎(chǔ)上動態(tài)循環(huán)的3 個階段，進一步依據(jù)《中國藥典》和WHO 二級生物制品標準物質(zhì)研制等相關(guān)法規(guī)和指南文件，梳理生物制品國家標準物質(zhì)研制和應用各個環(huán)節(jié)可能存在的主要風險，并提出了相應的風險控制措施，為提升我國生物制品國家標準物質(zhì)研制及應用水平提供了思路。