前言
新药IND阶段，CMC方面的研究内容占据药物研发的主要部分。其主要内容包括前期新药物实体分子的筛选，处方前的研究，药物合成工艺的筛选，制剂工艺的研究以及质量控制研究。新药临床前开发阶段，新实体分子的安全性决定了药物开发的进程，因此IND阶段的安全性和质量可控性研究是药物走向后期的有效保证。
分析开发和质量研究工作在新药研发中与合成和制剂工艺要紧密联系，而且制药企业要有长远的计划，为临床后期的质量研究打好基础。新药IND阶段，分析研发与质量控制不仅要在技术方面要符合要求，更要在法规上符合要求。分析与质量控制在整个IND申报资料中约占70%，构建起新药临床前研究的重要部分。
1法规要求
新药开发需要经历多个不同的研究阶段，临床前阶段的药学研究是候选实体分子进入临床的重要环节。这个阶段，CMC研究人员对于法规要求的了解和掌握将有助于药物IND的申报。了解新药申报的法规要求，将帮助CMC研发人员进行原料药的开发生产、制剂的开发生产，以及质量控制等数据分析。药学人员熟悉新药研发的法规要求，将大大提高研发的效率，降低IND临床申请的发补风险，表1和表2为新药IND阶段FDA和CDE的主要参考指南。
表1 FDA关于IND阶段药物的审评指南
表2 CDE关于IND阶段药物的审评指南
1）IND阶段法规的基本原则对于新药申请I期临床研究的药学资料，应遵循药物研发规律，重点关注对计划研究的受试者安全性相关的药学研究信息。分析方面的要求
对于新药IND阶段，应提供初步的质量标准，不需要提交全面完整的分析方法验证资料，至少应提供方法的专属性、灵敏度等关键验证信息。应提供样品的检验报告。提供关键研究批次的批分析数据。应提供初步的杂质谱分析结果、潜在的遗传毒性杂质控制策略和分析信息。稳定性要求
在IND临床阶段，研究者应可能提供稳定性研究资料，列明采用的分析方法。可用列表形式递交代表性样品的初步数据及其它支持性稳定性研究数据。稳定性数据应能支持新药的理化参数在计划的临床研究期间符合要求。如果计划的实验稳定性周期极短，可供提有限的支持性稳定性数据。IND阶段的药学风险
临床试验申请阶段，药物安全性是官方关注的重点，当遇到下面几种情况时，会导致临床试验的暂缓：新药化学结构或制剂辅料具有已知毒性或极可能具有毒性；在计划实施的整个I期临床试验项目期间，新药不能保持稳定性；新药的杂质特征显示具有潜在毒性，或者新药中含量在鉴定限以上的杂质未进行充分鉴定且未对其潜在的毒性进行评估；存在动物源性成分的生物安全性问题；主细胞库或工作细胞库未经过充分鉴定。FDA/EMA申报的主要药学缺陷
新药申报中CMC存在的常见问题分布于原料药、制剂和辅料研究中。表3为近年新药在FDA/EMA申报的药学缺陷。原料药中常见的问题有杂质未定义明确，包括工艺杂质、元素杂质、溶剂残留等；原料药了解不充分；潜在的遗传毒性杂质研究不充分；方法和放行标准不适用。制剂中常见的问题有：方法和放行标准不适用；处方中的辅料了解程度不够；没有足够的稳定性数据支持临床周期；设备适用性问题；包材相容性性问题。
辅料中常见的问题有：IND中对辅料缺乏说明；与药物的相容性问题；标准问题，使用中国药典标准的辅料可能不适用于美国申报；供应商信息；创新型或动物来源型辅料问题。
表3 FDA/EMA申报的主要缺陷汇总
2分析研发和质量控制主要内容
CMC研发包括原料药的工艺研发和生产，制剂工艺研发和生产，以及制剂的包装和分发。整个临床前研发周期大致需要7-12个月左右。原料药和制剂工艺研发和生产离不开分析研发和质量控制，主要包括的内容有处方前研究、对照品标化和结构确认、原料药质量标准制定和放行、分析方法开发与验证、制剂的制剂标准和放行、制剂的分析方法开发与验证、以及最后原料药和制剂的稳定性研究。处方前研究
处方前研究内容主要包括原料药的溶解性、稳定性和固态性研究。溶解性主要有原料药的pKa，LogP，pH-溶解曲线，Ksp，温度对溶解度的影响，及溶解增溶剂等。稳定性研究包括原料药的溶液稳定性，固体稳定性，不同pH条件下的稳定性、辅料相容性等。固态性研究包括原料药的晶型和盐型的筛选，原料药的吸湿性、粒径和晶体状态，原料药的密度，流动性和可压性。对照品的结构确认和标化
对照品的结构解析是临床前申报资料中的重要内容，因此结构解析需要有详细的结构分析数据支持，包括IR，UV，NMR（1D、2D），MS，X-单晶衍射，元素分析等数据。对照品的放行与标化在申报材料中也是不可或缺的。对照品主要用于原料药的放行和稳定性检测，制剂的放行和稳定性检测，制剂的均匀度和溶出度等检测。分析方法开发策略
分析方法开发包括原料药和制剂的开发与验证，主要的方法开发如表4和表5。
表4：API分析方法
表5：制剂分析方法
分析方法的使用，在不同阶段应有不同的目标和要求。临床前的分析方法开发，会重点关注方法的选择性、灵敏度、准确度和精密度等参数。通常情况下，方法的定量限不大于它的报告限，特殊杂质的定量限不大于限度的十分之一。方法开发初期在可能情况下考虑方法后期的需要，在考虑到可能的工艺及杂质改变、满足方法基本要求的前提下，不需要对方法进行非常全面的彻底研究。IND阶段不需要考察方法的耐用性和中间精密度。方法开发完后确定方法的关键性能影响参数，并对方法进行验证。验证参数包括准确度、精密度、专属性、检测限、定量限、线性与范围。在新药临床前研发阶段，原料药工艺和制剂工艺一直有动态优化和变更，因此分析方法也是处于持续优化和变更的状态，在不同阶段方法要符合不同的要求。有关物质的分析方法
分析方法开发最具代表性的是有关物质的方法开发。在进行有关物质的方法开发时，最好能够了解API的溶解度、pKa和分子极性，这样能够帮助分析人员初步的选择方法的溶剂和色谱柱。同时分析人员还需要了解API的相关杂质谱。图1是分析原料药杂质谱的经典化学反应式。起始物料A和B经过第一步反应得到中间体C，然后经过第二步反应得到最终API。期间的第一步反应，起始物的杂质B’会得到杂质C’，经过第二步反应得到杂质API’，第二步反应的杂质还包括副产物BP1和BP2，以及API的降解产物D1和D2等。清楚掌握了解整个合成工艺阶段可能会产生哪些杂质，是绘制API杂质谱的关键。
图1：原料药的杂质谱分析简略示意图杂质谱弄清楚后，分析方法开发可以做到有的放矢。以有关物质分析方法开发为例，可以筛选色谱柱和流动相。同时考察API的强降实验（固体：光照、高温/高湿，溶液：酸、碱、氧化），优化色谱柱、流动相，波长、流速和柱温等参数。杂质研究
在质量标准研究中，杂质的限度研究是新药IND阶段的关注点，它影响着药物安全性和质量可控性。前期新药的杂质研究中，会有28天的动物毒理批次研究，考察原料药中杂质的限度能够界定到哪个水平。没有通过毒理批次研究的杂质，通常使用ICH Q3A和Q3B来进行控制，如表5。原料药中有机杂质的水平根据药物最大日剂量来确定报告限、定量限和界定限。制剂中的有机杂质水平同样根据药物最大日剂量来评估药物中的三限水平。
表5：原料药和制剂的杂质限度水平
杂质谱研究
新药杂质谱研究贯穿药物研究的整个阶段，包括临床前、一期、二期、三期及上市后研究。杂质谱研究手段有：基于化学机理、化学合成路线以及产品工艺路线；分析检测数据的收集(多种分析手段，不同阶段的批次) 。强制降解试验，稳定性试验和降解途径研究，在某些情况下也可以通过一些软件预测药物的降解途径，如Zeneth软件。杂质谱研究的方法包括杂质鉴别，包括使用MS方法，分离制备纯化和结构解析。杂质的评估会使用到一些官方权威的数据库进行毒性方面的评估。建立可靠耐用的分析方法也是杂质谱研究的手段之一，分析方法应尽可能的对杂质有检出能力。原料药和制剂的工艺研究，持续的分析数据收集和累积，基于杂质的评估和工艺验证来设定杂质的接受标准。杂质的鉴别和界定决策树参考图2。杂质的界定是指获取和评估数据支持一个杂质或者一个杂质谱的生物安全性的过程。在新原料药中含有的已经在安全性和/或临床试验中充分测试过的杂质含量可被认为经过界定。如果杂质是在动物和/或人体试验中存在的主要代谢产物也可被认为经界定。
图2：杂质鉴别与界定决策树
基因毒性杂质是杂质类别中的特殊一类，其分析方法开发和限度的制定不同于一般的有机杂质，具体可参考文后附文献，在此不在赘述。
稳定性研究
原料药和制剂开发生产完成后，需要进行稳定性的考察，对于原料药的复测期和制剂的有效期制定非常关键。稳定性条件可以参考表6。依据不同药品的理化特征、制剂类型和不同地区和国家的法规要求，稳定性放置考察各有不同，常规稳定性考察有长期，加速，中间条件，以及影响因素条件。
表6：原料药和制剂稳定性条件
是药物杂质谱研究的的必要手段。稳定性研究的主要内容包括初步研究方案，代表性研究批次，包装要求，以及关键指标的检测表征，具体见表7。
表7：原料药和制剂稳定性考察的主要内容
3申报资料
药学申报资料的格式基本统一参考ICH M4：人用药物注册申请通用技术文档的表格。FDA和CDE的申报资料格式要求类似，如图3。
图3：药学研究资料CTD格式分析研发与质量控制内容在临床前的申报资料中占70%左右，主要包括分析方法开发与验证，质量标准建立与批分析，结构确证与杂质研究，对照品标化，辅料控制，以及稳定性研究。质量研究的每一部分与原料药和制剂的工艺息息相关，可以说分析研发与质量控制在IND阶段占据着非常重要的地位。
图4：IND阶段分析研发与质量控制的申报资料主要内容
4 结束语
2020年，是进入21新世纪以来非常特殊的一年。新冠疫情开头，打破了大多数人的工作常规。日常生活中我们要经受小区保安的灵魂拷问：你是谁？你从哪来？你将去哪？
新药IND阶段药学研究同样要能经受上面三个问题的拷问：药物是什么？药物是怎么研发出来的？药物将要用于临床哪个适应症？一个好新药IND中的CMC部分，应该像讲一个容易理解的故事一样，以一种简洁易懂的形式将产品是什么，产品是怎么研发出来的，产品是怎么生产出来的，产品是怎么检测的，稳定性怎么样，在临床上是怎么样使用体现出来的！
参考文献
本文是网络直播课程的精选文字版，详细课程可参考：http://pc-shop.xiaoe-tech.com/appZN36EzIl7002/login
Content and Format of Investigational New DrugApplications (INDs) for Phase 1 Studiesof Drugs. FDA，November 1995
《新药I期临床试验申请技术指南》,2018.1
《TOP 50 DEFICIENCIES IN CTD DOSSIERS》, R.M. Gupta
ICH Q3A(R2) IMPURITIES IN NEW DRUG SUBSTANCES ,October 2006
ICH Q3B(R2)IMPURITIES IN NEW DRUG PRODUCTS , Jun 2006
NMPA化学药物杂质研究的技术指导原则, 2005,3
ICHQ1A(R2):StabilityTestingofNewDrugSubstancesandProducts,February,2003
NMPA 《化学药物（原料药和制剂）稳定性研究技术指导原则》, 2015.2
ICH M4Q(R1),September 2002
新药临床申报阶段的分析研发和质量研究，刘振，2018
"缬沙坦"风暴一周年谈遗传毒性杂质控制思路，2019，药事纵横
继亚硝胺在雷尼替丁、二甲双胍药物中发现后，基因毒性杂质的控制何去又何从？，2019，药事纵横
质量源于设计在化学药物中亚硝胺杂质控制中的应用，2020，药事纵横
