Внедрение концепции Quality-by-Design при разработке дженериков

Автор: Александр В. Александров,  доклад на международной конференции «Обеспечение качества лекарственных средств-2012»

Традиционная фармацевтическая разработка – это как старая басня о слоне и слепом. Мы в ходе разработки ГЛС прикасаемся к разным аспектам его качества, точно так же как и слепой прикасается к разным частям большого слона. Поэтому вполне закономерно, что в результате, мы точно так же как и слепой, обобщаем противоречивые сведения и зачастую получаем неверное представление о влиянии разных факторов на качество разработанного нами продукта. Многие важные факторы остаются нам неведомы, так же как и слон остается невидимым для слепого. Именно этим зачастую объясняются причины неудач при исследовании биоэквивалентности, переносе технологии и сопутствующей валидации в коммерческом производстве.

В то же время, темпы развития мировой фармацевтической индустрии и растущая конкуренция среди отечественных компаний требует от разработчиков генериков не только быстроты реакции, значительных усилий и качества продукта, идентичного оригинальному препарату, но и применения современных концепций. Одной из таких концепций в разработке лекарств, последние несколько лет по праву считается концепция Quality-by-Design, заявленная в руководстве ICHQ8 «Фармацевтическая разработка». Основное ее преимущество – это возможность повысить эффективность фармацевтического производства поддерживая при этом высокие стандарты качества за счет:

• Организации контроля качества в режиме реального времени *;
• Уменьшения доли брака и несоответствующих серий;
• Уменьшения временных потерь в ходе рутинного производства, за счет сокращения количества отклонений и несоответствующих результатов контроля качества (OOS, Out-of-Specification);
• Переход от реактивной системы принятия решений к проактивной системе, основанной на своевременной оценке риска.

Что такое Quality-by-Design?

До сих пор существует несколько интерпретаций перевода этого термина на русский язык. Это и «Качество через разработку», и «Спланированное качество» и даже «Качество разработки». По большому счету, все интерпретации перевода близки по своей сути.

Quality-by-Design (QbD) – это системный подход к разработке лекарственных препаратов, который начинается с четко определенных целей и до получения лекарственного препарата, понимания его процесса изготовления и стратегии контроля, основываясь на надежных научных данных и оценке рисков, связанных с качеством. В методических указаниях ICHQ8 «Фармацевтическая разработка» концепция QbD представлена улучшенным подходом к фармацевтической разработке.

В противоположность традиционному подходу, концепция QbD изначально предлагает сфокусировать внимание на готовом продукте и его потребителе (пациенте). Другими словами,сперва мы стремимся к глубокому пониманию рисков для потребителя, связанных с применением препарата, и только затем в обратном порядке по ходу разработки устраняем все возможные критические опасности, связанные с используемым сырьем и параметрами производственного процесса.

По сравнению с традиционным, улучшенный подход к разработке дженерика, дополнительно включает следующие элементы:

• Определение свойств сырья, которые могут оказать влияние на критические свойства ГЛС с помощью углубленной оценки рисков;
• Определение степени влияния изменчивости свойств сырья и параметров технологического процесса на критические свойства ГЛС с помощью полнофакторного математического моделирования;
• Формирование стратегии контроля исходя из результатов комплексной оценки рисков и проведенных экспериментов. Например, определение пространства разработки (Design Space);
• Смещение акцентов с эпизодической ревалидации на непрерывное подтверждение пригодности параметров процесса, и организацию выпуска по параметрам.

Основные преимущества концепции Quality-by-Design по отношению к традиционной фармацевтической разработке представлены в таблице, позаимствованной из ICHQ8.

Факторы успеха концепции QbD

• Статистический анализ, в том числе планирование полнофакторного эксперимента
• Определение пространства разработки (DesignSpace)
• Автоматизация внутрипроизводственного контроля, организация выпуска по параметрам

Реализация подхода QbD

На практике реализация программы QbD выглядит следующим образом:

1. Изучение природы изменчивости (вариации), которая присуща создаваемому продукту;
2. Определение критических свойств лекарственного препарата (исходя из его целевого профиля)
3. Определение критических параметров технологического процесса и характера взаимосвязи их изменчивости накачество ГЛС;
4. Определение пространства разработки или как иногда называют, области проектных решений (DesignSpace);
5. Формирование стратегии контроля качества;
6. Автоматизация внутрипроизводственного контроля;
7. Организация выпуска по параметрам.

Изучение природы изменчивости (вариации), которая присуща создаваемому продукту

Первое – нужно представить для себя профиль целевого продукта. Другими словами необходимо ответить на вопросы:

• «А что собственно мы хотим получить?»,
• «Какими характеристиками это что-то должно обладать?»,
• «Существуют ли какие-либо ограничения (нормативные требования, ожидания потребителей и т.п.)»?

Второе – понять природу изменчивости. Другими словами ответить на вопросы:

• «Что может в продукте изменяться»?
• «Что влияет на то, что может меняться»?
• «Что влияет на то, что влияет»?

На этом этапе необходимо использовать имеющиеся знания и опыт, включая ретроспективные данные по аналогичным препаратам. И так как на войне все средства хороши, хорошо помогает применение инструментов бенчмаркинга.

Определение критических свойств ГЛС и критических параметров процесса

Для выбора критических параметров качества и критических показателей процесса используется научное обоснование и методология оценки рисков. Это связано с тем, что между риском и критичностью есть прямая связь:

• Риск включает тяжесть вреда, вероятность развития и выявляемость (или степень ускользания от контроля). Таким образом управление риском может изменять уровень его критичности (неприемлемый, серьезный или незначительный).
• Критичность показателя качества (другими словами, критичность одного из свойств препарата) преимущественно основана на тяжести вреда и не изменяется в результате управления риском.
• Критичность параметра процесса связана с его воздействием на какой-либо критический показатель качества. Она основана на вероятности развития и выявляемости вреда и может изменяться в результате управления риском.

Соответственно еще на первичных этапах разработки мы с помощью методологии оценки рисков (выявляя вред, тяжесть его последствий и вероятность его возникновения) можем спрогнозировать критические показатели для продукта и критические параметры процесса. По мере получения новых знаний и экспериментальных данных на последующих этапах разработки, при переносе технологии и масштабировании производства, по результатам валидации наша оценка будет только уточняться.

Определение характера взаимосвязи изменчивости параметров качества ГЛС от изменчивости критических параметров процесса

Существующие научные данные и результаты оценки рисков на этапе разработки препарата позволят составить план многофакторного эксперимента. Эксперимент, основанный на статистических принципах ортогональности, эталонного распределения и рандомизации, является эффективным способом выявления взаимодействий переменных процесса и продукта. Его результатом будут выявленные математические зависимости и модели типа y=f(x1,x2,…,xn) – где у – это критический показатель качества, а хi – критический i-й параметр процесса.

Описание пространства разработки (DesignSpace)

Пространство разработки (или Область проектных решений) – это некая комбинация одного или нескольких параметров процесса, влияющих на желаемое свойство продукта. По результатам многофакторного эксперимента устанавливаются допустимые диапазоны изменчивости каждого параметра процесса исходя из степени его влияния на ожидаемую спецификацию качества продукта.

Область проектных решений выражается либо в виде упрощенной математической зависимости y=f(x1,x2,…,xn), или в виде диапазона параметров (для упрощения работы в производстве).

Формирование стратегии контроля качества

Стратегия контроля включает в себя критические параметры процесса и показатели качества продукта, с помощью которых моделируются последующие параметры процесса для получения продукта заданной спецификации. Другими словами – это тот же входной, межоперационный и приемочный контроль – только основанный на алгоритме, построенном на математических моделях зависимостей у=f(xi).

Зная природу изменчивости, зная степень влияния параметров процесса на показатели качества продукта при формировании стратегии не составит труда определить:

• Тип контроля (сплошной, выборочный);
• Точки отбора образцов (для обеспечения репрезентативности пробы);
• Необходимую точность испытаний;
• Возможность использования экспресс-методов;
• Возможности автоматизации.

Автоматизация внутрипроизводственного контроля

Для проведения контроля нужны ресурсы. И прежде всего – это время и люди (персонал). Логика автоматизации контроля – это значительное сокращение времени контроля, исключение человеческого фактора и снижение стоимости контрольных операций. Сокращение времени осуществляется за счет непрерывности контроля и отсутствия простоев в статусе «ожидает решения». Исключение человеческого фактора имеет неоспоримые преимущества. Во-первых, хороших аналитиков не так много, во-вторых стоят они недешево, и в третьих никто не застрахован от ошибочного результата контроля из-за рассеянности, вызванной плохим настроением, мигренью или просто задумчивостью аналитика.

Автоматизация контроля проводится в основном за счет оснащения производственного оборудования анализаторами процесса, осуществляющими преимущественно неразрушающие измерения критических показателей (свойств) продукта. Такие измерения могут проводиться:

1. В линии (in-line), когда проба не изымается из технологического потока;
2. На линии (on-line), когда проба перенаправляется из потока на анализатор, и может потом возвращаться в процесс;
3. Возле линии (at-line), когда проба изымается, выделяется и анализируется в непосредственной близости к технологическому потоку.

Анализаторы процесса (БИК-спектрометры, металлодетекторы, балансиры для динамического взвешивания и т.п.) обычно генерируют большой объем данных. С помощью таких данных и установленных математических зависимостей разрабатывается гибкий процесс, который учитывает вариабельность обрабатываемых материалов. При этом конечной точкой процесса является не точка во времени, а достижение желаемого свойства продукта (соответствие показателя заданной спецификации).

Валидация производственной системы

На этом этапе нам нужно показать, что удержание заданных параметров процесса, например температуры, расхода раствора увлажнителя при изготовлении таблеточной массы, дает нам и т.п.) позволяет нам получить например сыпучесть в некотором узком диапазоне, которая при соответствующих параметрах таблетирования (скорость и давление прессования) дает необходимую однородность массы таблеток. Результат валидации как правило представляется в виде статистических характеристик, например с помощью индексов возможностей процесса Сp>=Cpk>= 1.67.  

Организация выпуска по параметрам

Выпуск по параметрам сопоставим с использованием альтернативных аналитических методов. Такой подход предполагает оценку качества готового продукта не на основании контроля образцов, отобранных из серии продукта, а на основании данных о производственном процессе, получаемых непрерывно на каждом из этапов производства. Концепция РАТ развивает практику, заявленную в Приложении 17 GMP по принятию решений о стерильности продукта исходя из параметров режима тепловой стерилизации (121 С, не менее 15 мин.). Только теперь это становится применимо к любому показателю качества препарата при надлежащем обосновании.

И самое главное, меняется роль Уполномоченного Лица. Теперь его функция не столько принятие решения о возможности выпуска серии на рынок по принципу «контроль на конце трубы», сколько «создание этой самой трубы», устанавливающей правила поведения производственного процесса для достижения качества продукта.

Заключение

Сама по себе концепция QbD не считается сложной, но ее реализация требует глубоких знаний и серьезной доказательной базы, основанной на многократных полнофакторных экспериментах. И если наши (отечественные) производители и регуляторные органы в ближайшее время не возьмут на вооружение подходы лидеров мирового рынка, мы на долгие годы неизбежно отстанем в инновациях. Соответственно мы никогда не сможем составить конкуренции мировому фармацевтическому сообществу. И не столько по качеству (которое мы обязаны обеспечить независимо от подходов и затраченных ресурсов), сколько по эффективности организации производства лекарственных средств. 

* По сути, речь идет о расширении возможностей выпуска по параметрам, заявленного в Приложении 17 GMP