新药开发之实例跟踪晶型转变之一波三折

在新药开发过程中，固态形式的选择首选是最稳定的晶型。但是，随着难溶性药物如雨后春笋般冒出，有的时候不得不选择亚稳定晶型或无定形作为固态形式进行开发，以提高药物的溶解度和溶出速率，进而增加药物的体内吸收，增强药物疗效。当然，选择这种不利的条件，也是有风险和副作用的，即带来转晶问题。但是，随着技术的提高，对于药物固态形式认识不断强化，使得药物开发的固态形式，更具有多元化和选择性。早期新药更多的要求是看到其体内的治疗效果，以稳定形式的晶型快速推进申报与临床。后续开发中，可以根据药物理化性质，进行更广泛的固体形式研究。

我们知道晶体的药物存在多晶型现象，由于晶体内部分子结构的构象，构型，分子排列，分子作用力等因素造成了两种及两种以上的分子排列状态，形成不同的物质存在状态。多晶型的转变即在一定外界环境作用下，晶型均会自发的最稳定的晶型转变。

利托那韦原料外观为白色粉末，分子式为C37H48N6O5S2，相对分子质量为720.95，熔点为120-122°C，在乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂中易溶，几乎不溶于水，在0.1NHCl溶出速率极慢，亲脂性强。

雅培公司研发的抗艾滋病药物利托那韦常常作为比较具有代表性的例子来说明转晶给药物溶出及体内带来的灾难。天冬氨酸蛋白酶是HIV颗粒成熟的关键酶，利托那韦通过抑制该蛋白酶的活性，阻断HIV病毒的复制，从而阻止HIV病毒在体内的蔓延。由于利托那韦是CYP3A肝药酶的有效抑制剂，能抑制CYP3A介导的生物转化，因此临床上可单独使用，或联用其他抗逆转录病毒的蛋白酶抑制剂药物用于艾滋病病人的治疗。

1995年12月，利托那韦NDA新药申请；1996年01月，雅培（Abbott）开始商业批生产；据药融云数据库显示，1996年03月，FDA批准利托那韦用于治疗艾滋（AIDS获得性免疫缺陷综合征），最先以液体制剂和胶囊制剂上市使用；1998年初，发现胶囊制剂在储存过程中药物API晶型变成了利托那韦的另一种更稳定的晶型Form II，与已经上市的亚稳晶型Form I相比，晶型Form II的溶解度显著下降，出现了药物大量析出和溶出测试不合格的情况，而且溶解性较好晶型Ⅰ凭空消失，利托那韦被迫撤市。

当然，雅培公司并没有放弃这个品种，重新进行固态研究，即选择更加合适的晶型进行开发。晶型Form I与晶型Ⅱ相比，属于亚稳定晶型，易于向晶型Ⅱ转变。晶型Form II是更稳定的晶型，无转晶的风险，更加易得，开发晶型Form II作为优势晶型，似乎更加能保证制剂产品质量的稳定。

当然，固态形式的选择，不仅仅要关注不同固态形式的理化性质，包括溶解度，引湿性，机械性质以及物理化学稳定性，还要保证选择的固态形式具有可开发性，保证产品质量的同时可以持续供应。晶型Form II在进行工艺研究过程中，发现溶剂残留和杂质超标问题难以克服。同时，晶型Form II晶癖呈现针状，具有比较差的机械性质，不利于后续制剂的开发。

痛定思痛后，进行全面的分析研究发现：虽然晶型FormI是亚稳晶型，但是其具有更高的溶解性和溶出速率，一定程度上可以药物的生物利用度，下表为晶型Ⅰ和晶型Ⅱ在不同比例的乙醇/水中的溶解度差异。其实，晶型Ⅱ具有比晶型Ⅰ更高的熔点（高2-3℃），恰恰也验证了化合物熔点高低对于溶解度的影响。

利托那韦最初以晶型Ⅰ开发上市，晶型Form I的长期化学稳定性及晶型稳定性均满足制剂要求，保证其货架期的稳定性。优势晶型的首选稳定晶型，但绝不是简单粗暴的决定，需要全面的进行抉择，有时为了药物的体内的暴露，提高药物的生物利用度，亚稳定晶型，甚至无定形形式，也是常有发生。虽然“利托那韦制剂”对晶型没有特殊要求，公司也开发出了符合稳定晶型Form II的制剂处方。但雅培公司从“原料生产和制剂生产”的角度考虑，仍然选择了“亚稳的晶型Form I”作为API的晶型重回市场。

据估计，制药行业合成的新化学实体（NCE）中至少有三分之二属于难溶于水的药物，大部分属于BCS II类。即使当这些化合物被认为具有差或低水溶性时，溶解度的低程度也可能有很大差异。大多数在1970年代和1980年代被认为水溶性差并表现出生物利用度问题的药物的溶解度在20-100μg/mL范围内。溶解度小于10μg/mL的最早的两种药物是洛伐他汀和辛伐他汀，它们于20世纪80年代后期上市。它们报道的溶解度约为7μg/mL。在过去的20年里，情况发生了很大的变化，以至于<1μg/mL的溶解度现在非常普遍。随着难溶性药物的增多，使用无定形固体分散体的增溶策略也越来越多。药物的固态形式除了晶型（稳定型和亚稳定型），还包括无定形。无定形形式可以提高化合物的溶解度和溶出，最终提高药物的生物利用度。

利托那韦的结晶形式显示出明显的pH依赖性溶解度。利托那韦结晶形式在SGF(pH=1.2)和FaSSGF(pH=1.6)中的溶解度相对较高（383µg/ml和77.9µg/ml）。相反，在pH值高于利托那韦pK值（1.9和2.6）的介质中的溶解度非常低。在pH4醋酸盐介质中，溶解度为6.2µg/ml。在SIF(pH=6.8)中，溶解度甚至更低，为3.4µg/ml。在FaSSIFV1(pH=6.5)中，由于胆汁盐和卵磷脂的影响，溶解度稍高(11.5µg/mL)，已知它们会增加中度至高度亲脂性化合物的溶解度（利托那韦logP=3.9）。

利托那韦是属于低溶解性，低渗透性药物，属于BCS Ⅳ类。为了改善其药物的理化性质，后来通过热熔挤出技术制备固体分散体，以片剂上市，并且可以室温下放置，不必冷藏，生物利用度比胶囊剂高。由于耐药性和毒性的问题，利托那韦常常和其他抗病毒药物联合使用，也就是“鸡尾酒疗法”。不管是在一线治疗方案还是二线治疗方案，利托那韦都起着重要作用。

新药的上市之路离不开医药公司投入大量的时间与资源，强的的研发实力决定了药物上市的时间与所耗费的资源。而一个新药能否上市，需要同时药物分子-药物固态形式-药物制剂三层次的要求。本文从药物固态形式的角度，介绍了以利托那韦为代表的药物产品，固态形式的研究之路。最初以看似独一无二的晶体形式进行上市，可是，上市后，晶型转变引发药物的上市危机。凭借强大的研发实力以及对于药物的认识，以原有晶型重新上市。根据药物比较差的理化性质，跳出以晶态上市的固有思维，以无定形固体分散体的形式，以片剂再次上市，旧瓶装新酒，也别有一番风味。新药的开发，需要潜心的研究，积累深厚的经验，加强理论知识的学习，才能很好的应对药物研发路上的变化。

参考文献：

1.Biorelevant two-stage in vitro testing for rDCS classification and in PBPK modelling – Case example ritonavir.

2.Dealing with the Impact of Ritonavir Polymorphs onthe Late Stages of Bulk Drug Process Development.2

3消失的多晶型：利托那韦重新上市的晶型研究策略

4.药融云数据库 https://www.pharnexcloud.com/?zmt-mhwz

5.FDA

6.EMA

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《晶型常见共性问题汇总》