毒理风险评估 · 2026年5月21日

相容性研究PDE推导——ICH Q3C/Q3D(R2)/Q3E框架下的实操指南

在执行药品的相容性研究时,业界习惯把精力押在可提取物(Extractables)检测上——方法开发、梯度提取、峰鉴定,折腾几个月,以为这就是研究的全部。

实际上,真正的分水岭在可接受限度的建立,也就是PDE推导这一步。

从CDE近年公开的审评反馈来看,涉及PDE推导逻辑缺陷的发补意见,比例长期高于可提取物方法学问题。这不是检测机构的能力差距,而是毒理学评估与检测分析之间的专业壁垒造成的系统性盲区。

PDE推导一旦出错,整份相容性报告需要推倒重来。这不是危言耸听,而是注册申报中的常态。

一、三大框架到底什么关系:Q3C、Q3D(R2)、Q3E

这是最容易被混淆的地方。三个指南的适用范围完全不同,混用是发补的高频原因。

指南 适用对象 核心内容 限度形式
ICH Q3C(R9) 残留溶剂(有机挥发性杂质) 口服/注射/吸入途径PDE mg/day
ICH Q3D(R2) 元素杂质(24种) 口服/注射/吸入/皮肤途径PDE μg/day
ICH Q3E 可提取物/浸出物(有机物为主) E&L评估策略、AET推导、QT阈值 PDE或SCT/PQT

需要澄清的事实:

ICH Q3E目前尚未正式发布。2025年8月1日,ICH发布了Q3E的草案版本(Step 2),进入公开征求意见阶段,预计2027年6月完成Step 4最终采纳。 因此,当前E&L研究中的PDE推导仍需参照ICH Q3C的推导方法论(针对有机溶剂/可提取物)和Q3D的推导方法论(针对元素杂质),而非直接引用Q3E。

Q3E解决的核心问题是什么?

过去有机E&L化合物的安全性评估缺乏统一框架——有的用TTC(毒理学关注阈值),有的套用Q3B杂质推导逻辑,有的直接引用供应商提供的未经验证的PDE值。

Q3E草案首次给出了从危害识别→危害表征→风险表征→控制策略的系统性路径,并引入了分类阈值(QT, Qualification Threshold)概念,与TTC形成互补而非替代关系。

二、PDE推导五步工作流:从数据到结论

第一步:数据获取——优先级决定可信度

数据来源有明确的优先级,这个顺序不能打乱:

  1. 第一优先:人体数据(临床暴露数据、职业暴露限值OEL)
  2. 第二优先:动物实验数据(NOAEL > LOAEL > LD50换算)
  3. 第三优先:体外数据(Ames试验、染色体畸变等,仅作支持性证据)
  4. 最低优先级:文献值(必须注明原始来源、试验条件、种属)

一个被反复验证的教训:

文献数据在使用前,必须核对原始文献PDF,确认物种、给药途径、试验周期是否与目标暴露场景匹配。这种误差如果带入PDE计算,会导致限度错误,审评中被抓到的后果是整节重写。

第二步:选择关键毒理学终点(Point of Departure, PoD)

最常用的是NOAEL(未观察到不良反应的剂量),但选择逻辑有三个硬约束:

  • 途径匹配原则:口服NOAEL不能直接用于肠胃外给药PDE的推导,必须经过生物利用度校正或采用肠胃外给药途径的毒理学数据
  • 时长校正原则:亚慢性研究(如90天大鼠研究)的NOAEL用于推导长期给药PDE时,需额外应用研究时长修正因子
  • 终点敏感性原则:若同一化合物有多个毒性终点(如肝毒性、神经毒性、生殖毒性),必须选择最敏感终点对应的NOAEL

若无NOAEL可用,退而求其次使用LOAEL(最低观察到不良反应剂量)时,必须在修正因子中引入LOAEL→NOAEL校正因子(通常3~10倍),并在报告中明确说明选择LOAEL的理由。

第三步:确定修正因子

这是PDE推导中技术含量最高的环节,也是CDE审评质疑最集中的地方。

关键区分:Q3C和Q3D的因子体系不同

ICH Q3C(R9)和Q3D(R2)都使用F1-F5修正因子,但Q3D在途径转换时引入了F6因子,这是两个框架的核心差异:

因子 Q3C框架 Q3D框架 说明
F1 种间差异 种间差异 大鼠→人:5;小鼠→人:12;狗→人:2
F2 个体间差异 个体间差异 固定值10
F3 研究时长 研究时长 终身:1;90天:2;<<90天:5-10
F4 毒性严重程度 毒性严重程度 一般毒性:1;生殖/致癌:5-10
F5 NOEL缺失校正 NOEL缺失校正 有NOAEL:1;仅LOAEL:3-10
F6 不适用 途径转换因子 基于口服生物利用度:见下表

Q3D特有的F6因子(途径转换):

口服生物利用度 F6值 应用场景
<1% 100 口服PDE → 肠胃外PDE,几乎不吸收的元素
≥1%且<<50% 10 部分吸收,肠胃外绕过首过效应
≥50%且<<90% 2 大部分吸收
≥90% 1 完全吸收,口服≈肠胃外

Q3C框架下的途径转换:Q3C本身没有F6因子,其途径转换逻辑内嵌在指南的PDE表中(如乙腈的口服PDE为4.1 mg/day,注射PDE为0.41 mg/day,已预先完成转换)。若需自行推导非Q3C收录溶剂的PDE,可参照Q3D的F6逻辑进行生物利用度校正,但需在报告中明确说明方法学依据。

关键约束:F1×F2×F3×F4×F5(×F6,如适用)的乘积通常不超过3000。如果乘积超过3000,说明数据基础太薄弱,推导出的PDE可信度极低,此时应补充毒理学试验而非强行计算。

第四步:计算PDE

Q3C框架公式(有机溶剂/可提取物):

PDE =NOAEL× BW /F1 × F2× F3 × F4 × F5

Q3D框架公式(元素杂质,含途径转换):

PDE =NOAEL× BW /F1 × F2× F3 × F4 × F5 × F6

其中50 kg为ICH标准成人体重

Q3D(R2)的特殊调整:

Q3D(R2)于2022年4月发布Step 4版本,EMA等监管机构自2022年9月起生效实施。 R2版新增了皮肤给药途径PDE(附录5),并修正了金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)等元素的PDE值。对于注射剂相容性研究,新申请必须采用R2值。

第五步:建立分析评价阈值(AET)

这一步被跳过的频率高得惊人,直接导致方法学逻辑链断裂而被发补。

AET的计算公式为:

AET = SCT/分析不确定度因子 ×最大日剂量

概念澄清:

  • SCT(Safety Concern Threshold):安全性关注阈值,通常取1.5 μg/day(对应终生致癌风险10⁻⁵的TTC值),适用于未知结构的化合物
  • AET:分析方法需要达到的检测灵敏度目标,不是安全性限度本身
  • 分析不确定度因子:基于方法验证的精密度和准确度确定,通常取2~5

常见错误:将PDE直接作为方法检测限。正确的逻辑是:先用AET指导方法开发(确保LOQ ≤ AET),再用PDE进行安全性评估(比较实际检出量与PDE)。两者功能不同,不能混用。

三、CDE审评高频退审原因清单

结合CDE近年公开的技术问答和审评实践,以下问题在相容性研究申报中出现频率最高:

序号 问题描述 典型后果
1 修正因子选择无依据,随意套用默认值 PDE值被质疑,要求补充推导 rationale
2 口服NOAEL直接用于注射途径PDE推导(未用F6校正) 方法学错误,整节重写
3 未区分NOAEL和LOAEL,直接使用LOAEL无校正 F5缺失,PDE偏宽松,发补
4 未建立AET,直接以PDE作为检测限 方法学逻辑链断裂,要求补充方法验证
5 Q3D(R2)更新后未同步更新元素PDE 新申请直接被发补,老品种建议主动评估
6 供应商提取物数据未评估适用性 数据不被接受,要求自行开展提取试验
7 未考虑累积暴露(多组件/多批次) 暴露量低估,安全性评估不完整

纯以含量高低判断安全性,是药包材相容性研究中最高频的错误。一个化合物的安全评估,需要综合判断:

  1. 每日最大给药剂量(MDD):决定暴露总量
  2. 给药途径:口服/注射/吸入的吸收率差异直接影响PDE换算(Q3D中体现为F6因子)
  3. 接触时长:急性、慢性、间歇暴露的毒性终点不同
  4. 特殊人群:儿童、孕妇、肾损伤患者的敏感性差异

附:常见问题

Q1:ICH Q3E和USP <1664>有什么区别?

A:ICH Q3E是通用评估框架,覆盖所有剂型;USP <1664>是注射剂浸出物评估的专项标准,更侧重检测策略和SCT阈值建立。两者可以交叉参考,但框架不同,不可互相替代。当前Q3E处于Step 2草案阶段,USP <1664>系列(包括<<1664.1>最低要求)也在同步修订中,预计2026年前后形成最终协调版本。

Q2:如果没有动物实验数据,可以直接用TTC推导PDE吗?

A:TTC(毒理学关注阈值,1.5 μg/day)仅适用于完全缺乏毒理学数据的未知化合物,作为保守估计的底线。它不应作为首选方法,更不能替代系统的PDE推导。如果必须使用TTC,报告中必须明确说明理由,并附上化合物的Cramer分类依据(Cramer I/II/III类对应不同TTC值)。

Q3:ICH Q3D(R2)更新后,原有元素PDE值都需要重新计算吗?

A:不一定。新申请必须采用R2值;对于已有批准历史的老品种,建议主动评估——若R2版限度较R1版更严格,需评估是否触发变更控制或补充申请。建议在下次年报或补充申请时同步更新,避免被动发补。

Q4:Q3C和Q3D的PDE公式可以混用吗?

A:不可以直接混用。Q3C公式不含F6,因为Q3C的PDE表已预先完成途径转换;Q3D公式含F6,用于元素杂质的途径转换。若用Q3C方法推导有机化合物PDE并需途径转换,应参照Q3D的F6逻辑,但必须在报告中明确说明方法学依据和生物利用度数据来源。